CN117597072A - 用于机器人辅助手术的施用器 - Google Patents

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CN117597072A CN202280046845.7A CN202280046845A CN117597072A CN 117597072 A CN117597072 A CN 117597072A CN 202280046845 A CN202280046845 A CN 202280046845A CN 117597072 A CN117597072 A CN 117597072A
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P·L·哈默史
H·U·伊格维布克
L·N·戴蒙特
C·布鲁爱尔
M·英格玛克
V·K·巴蒂亚
L·T·阿克塞尔松
S·巴彻勒
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Abstract

本公开涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括输送管;以及连接至输送管的远端的施用器端头,其中,该施用器端头被配置成通过输送管的轴向延伸中的抓握部段而由机器人臂可控地操作,该抓握部段具有横向于轴线的周边,包括顶点形部段,使得抓握部段被配置为由机器人臂夹紧并在空间上操纵。

Description

用于机器人辅助手术的施用器
技术领域
本公开涉及一种施用器,更具体地说,涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配医疗物质或流体的腹腔镜施用器。本发明还涉及一种用于腹腔镜施用器的腹腔镜施用器端头(tip)、包括所述施用器端头和/或施用器的套件(kit of parts)。
背景技术
机器人系统越来越多地用于外科手术,尤其是微创外科手术,以避免更具侵入性的传统开放式外科手术技术。机器人系统包括多个附接有医疗装置的机器人臂,并且其中机器人臂和医疗装置由外科医生从控制台控制和操纵,例如通过诸如操纵杆和脚踏板等控件控制和操纵。因此,机器人臂在手术部位代替外科医生的手,而外科医生位于远离患者的位置,并通过显示手术部位的三维视图的显示器观察手术部位。
与助手为物理上在场的外科医生提供所需的医疗装置的传统开放式外科手术技术类似,在机器人外科手术中,助手位于机器人臂附近,以向臂提供所需的医疗装置。例如,助手可以更换机器人臂的医疗装置,并且提供医疗流体,可以直接作为医疗装置提供给机器人臂,也可以通过经由套管针端口引入体内的施用器管提供。
传统上,外科止血剂以及其它医疗流体和糊剂是通过使用手动操作的注射器分配到目标部位的,该注射器在注射器筒内包含糊剂。但是,对于微创外科手术,注射器套管不能直接到达目标部位。因此,为了将糊剂分配至体腔内的目标部位,通常通过套管针端口将预填充有糊剂的细长施用器管引入体内。细长施用器管的插入发生在套管针端口处,因此对于进行微创外科手术的外科医生来说是不可见的,因为外科医生的视野局限于以高清晰度显示内部目标部位的显示器。因此,一般情况下,施用器管的插入以及从施用器管分配糊剂是由外科医生的助手在外科医生的口头指示下进行的。因此,外科医生不直接控制使用当前可用的系统对糊剂的分配。
US 9,636,177公开了一种附接有止血施用器的机器人臂,该止血施用器包括导管和填充有止血剂的注射器,并且其中在外科医生按下致动注射器柱塞的按钮时,止血剂从导管被排出到手术部位。
US 2012/0289894公开了一种用于腹腔镜手术的抽吸/冲洗装置,该装置包括能够由机器人工具抓握的端头。从位于远处的活门单元向该装置输送液体/真空,该活门单元包括位于手术区之外且远离手术区的阀。因此,该装置适于使用来自远处的源的自由流动的流体(例如液体和气体)进行冲洗。
EP 1 915 950公开了一种粘合剂施用器,其中可以通过延伸至近侧手动手柄的线缆移动远侧施用器端头。类似地,US 2009/171332公开了一种可以通过缆线移动的远侧施用器端头。
为了进一步改进机器人辅助外科手术,需要适于由机器人臂控制从而由外科医生直接控制的医疗装置。尤其是,需要可以由机器人臂以更高的精度、准确度和直观的触觉控制来进行控制的装置,使得再现的机器人臂的远程操作更高程度地模拟外科医生的交互。此外,还需要给外科医生提供反馈的医疗装置,例如提供关于细长施用器管中的可用糊剂量的反馈。
发明内容
本公开涉及一种施用器,该施用器尤其适合用于机器人辅助手术。尤其是,本公开提供了一种适合于插入到套管针端口中并具有施用器端头的施用器,其中该施用器的取向和/或活动是通过插入的施用器的远端或施用器端头致动的。因此,该施用器可以通过施用器端头操纵和激活,因此其特别适合于由与施用器远端/端头相互作用的机器人臂操纵和激活,例如在外科手术部位处进行医疗手术中期间在腹内如此操纵和激活,其中该施用器被配置用于医疗物质的腹内输送。该医疗物质可以是医疗流体、医疗糊剂和/或医疗粉末。
使用由计算机软件控制的机器人臂代替真正的人手的运动有助于非常精确且受控的运动。因此,由机器人臂在空间上操纵的腹腔镜施用器可以被更精确和准确地控制,并且更可靠,具有降低的意外移动的风险,这在外科手术期间是至关重要的。因此,例如,用于通过机器人臂分配医疗物质的腹腔镜施用器将能够更精确和可靠地在选定部位分配物质。特别地,用于在选定部位分配止血物质的机器人操纵的施用器可以导致更高效地止血。
由于这样的机器人臂和指与人手相比具有受限的触觉反馈和设计,因此用于操纵和/或激活施用器的远端/端头的装置有利地适合于机器人臂/指,以增强施用器的安全性、准确性和可靠性。
施用器和施用器端头
因此,本公开总体上涉及一种施用器,该施用器的取向和/或活动可以由具有受限的设计和触觉反馈的机器人臂准确且可靠地控制。尤其是,本公开总体上涉及一种具有施用器端头的施用器,该施用器端头被配置成由机器人臂可控地操作,使得该端头只需要能够被机器人臂触及和可见。
本公开的第一方面涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配或抽取物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-用于保持该物质的输送管;以及
-连接至输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置成:
-由机器人臂在空间上操纵,和/或
-通过机器人臂可控地从输送管释放该物质,或者可控地将该物质从选定部位抽取到输送管中。
优选地,该施用器端头被配置成由机器人臂可控地操作,这可以通过由机器人臂在空间上操纵该端头来进行,和/或通过将该端头配置成由机器人臂释放/抽取物质来进行。
机器人臂对施用器端头的空间操纵可以通过机器人臂物理接触施用器端头来获得。为了确保精确且可靠的空间操纵,施用器端头有利地被配置为由机器人臂抓握,使得获得至少两个相对的接触点,从而提供稳定且坚固的接触。例如,施用器端头可以被配置为由机器人臂以镊子(tweezer)的方式抓握,该镊子具有与施用器和端头的纵向轴线和物质流动方向平行的抓握方向。因此,镊子夹爪围绕横向于施用器端头的轴线的截面或周边抓握或夹紧。当施用器端头包括在输送管的轴向延伸中并且被配置为由机器人臂抓握并在空间上操纵的抓握部段时尤其可以获得这一点,其中,抓握部段具有横向于轴线的截面形状或周边的形状,其中,该形状对于机器人抓握力,特别是对于较强的和非触觉机器人抓握力尤其稳定和坚固。有利地,抓握部段具有包括顶点形部段的截面或周边形状,使得顶点形状的至少一部分可以基本上匹配机器人臂的抓握部段,使得可以获得更高效的接触区域和接触表面。通常,机器人臂的抓握为夹爪抓握,并且顶点形状可以对应地为椭圆形或三角形。
因此,本公开的相关第一方面涉及一种腹腔镜施用器,其用于通过外科机器人臂在选定部位分配物质,例如包含止血剂的物质,该腹腔镜施用器包括:
-输送管;以及
-连接至输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置成通过输送管的轴向延伸中的抓握部段而由机器人臂可控地操作,该抓握部段具有横向于轴线的周边,包括顶点形部段,使得抓握部段被配置为由机器人臂夹紧并在空间上操纵。
此外,为了确保简单、精确和可靠的空间操纵,输送管有利地被配置为柔性的、可变形的,并且被配置为无机械应力或在与端头操纵相关的变形时应力被释放。该物质的空间排出主要是由输送管的远端的取向和/或施用器端头的取向决定的。远端/施用器端头的灵活取向例如可以通过部分可变形的施用器获得,其中输送管的至少一部分是可拉伸的和/或柔性的。因此,输送管可以包括可变形部段(section)。附加地或替代地,输送管可包括能量耗散材料和/或具有较低弹性模量的材料,使得输送管内积聚的张力被减少或消除。为了便于输送管可以在体腔内的目标部位处以最小的张力累积在空间上被操纵,同时还可以容易地引入或插入并从周围环境引导至目标部位,施用器有利地还包括插入引导件,用于在插入期间至少临时支撑可机械变形且柔软的输送管。临时或暂时的机械支撑件可以是部分支撑框架或可缩回框架的形式。
在腹腔镜手术期间,该管的远端/施用器端头优选由机器人臂操纵,使得外科医生可以通过使用机器人臂来定向和定位该远端/端头。为了降低在操纵期间机器人臂挤压、折断或扭结施用器的风险,施用器可以包括适于与机器人臂安全地相互作用的表面区域。例如,该施用器可以包括刚性部段,该刚性部段较不可变形,因此尤其能被机器人臂触知并且适于由机器人臂安全地操纵。该刚性部段可以设置在输送管和/或施用器端头上。在腹腔镜手术期间,该物质的释放优选是由机器人臂原位控制的。因此,该施用器可以包括至少一个适于与机器人臂安全地相互作用的致动器,例如被配置成由通过机器人臂可施加的特定压力水平和/或特定压力取向而激活的致动器。替代地,可以通过拉动或旋转致动器来激活该(一个或多个)致动器。因此,物质释放可以由机器人臂原位激活,并因此由控制机器人臂的外科医生激活。替代地,物质释放可以从目标部位远程地激活,例如由助手激活。
有利地,该施用器的输送管被配置成在压力下保持该物质或者至少在该物质即将被排出之前保持加压的物质。这能够实现在确定的部位和确定的时间更精确和更可靠地排出物质。例如,这样的优点是,可以通过与施用器端头的简单相互作用从输送管释放物质,而没有显著的时间延迟。
因此,本公开的一个相关方面涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配或抽取物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-被配置成在压力下保持该物质的输送管,以及
-连接至输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置成通过机器人臂从输送管可控地释放该物质。
根据待加压物质的形式,输送管的远端由此可以包括一个或多个流量控制元件,例如适于使得该物质可以被容纳在输送管内并被加压的阀。替代或附加地,输送管的尺寸可以被设置成使得物质能够因存在的毛细作用力而被加压。毛细作用力也可以被定义为在输送管的长度上发生的压降。因此,输送管(尤其是施用器端头)有利地在尺寸上被配置成在压力下保持该物质或保持加压的物质,和/或被配置成包括一个或多个流量控制元件。
本公开的第二方面涉及一种用于连接至腹腔镜输送管的腹腔镜施用器端头,该腹腔镜输送管用于保持物质,例如包含止血剂的物质,该施用器端头包括:
-至少一个阀,该阀被配置成在打开时从输送管释放物质;以及
-至少一个致动器,该致动器被配置成打开/关闭至少一个阀。
该施用器端头可以可分离地附接至输送管的远端,这允许在丢弃输送管(可能包括流体源或压力源,如下文中所进一步说明)时重复使用端头。因此,输送管和/或施用器端头和/或流体源可以是一次性的/被配置成一次性使用。替代地,施用器端头可以是输送管的组成部分,从而输送管和施用器端头是单个单元。在一些实施例中,施用器端头仅指输送管的远端。施用器端头可以包括被配置成由机器人臂抓握的刚性部段。施用器端头还可以包括用于调节物质的分配速率和/或分配角度的可调喷嘴。施用器端头还可以包括用于感测施加到致动器上的压力(例如由机器人臂施加)的压力传感器,例如电阻膜压力传感器。在这种情况下,施用器端头优选还包括用于指示施加到至少一个致动器上的压力的压力指示灯。
套件
根据本公开的施用器可以作为用于腹腔镜手术的套件的一部分提供,尤其是作为适合于机器人辅助手术的套件。可选地,施用器可以作为套件的单独部分提供,例如作为输送管和施用器端头,其在组装时形成根据第一方面的施用器。
套件可以可选地进一步包括一个或多个物质储存器,该物质储存器用于在使用前装载或装填输送管。例如,物质储存器可以是注射器,该注射器被配置成填充有物质,并且被配置成形成与施用器的输送管(例如输送管的远侧开口)的流体连接。
为了减少部件的数量并简化组装,该套件可以包括施用器和压力源,该压力源易于组装,并且在组装时被配置成在压力下输送物质。例如,压力源可以是储气瓶,该储气瓶被配置成形成与施用器的输送管(例如输送管的近侧开口)的流体连接。
为了进一步简化组装,一个或多个压力源可以集成到施用器中。例如,压力源可以以位于近端处的弹簧的形式集成到输送管中,其中弹簧能量是预先储存的和/或在向输送管装载物质时储存的。
本公开的第三方面涉及一种套件,该套件包括根据第一方面的施用器或根据第二方面的施用器端头、一个或多个压力源、以及可选的一个或多个物质储存器。例如,物质储存器可以是一个或多个注射器,该注射器被配置成填充有物质,并被配置成形成与输送管(例如输送管的远侧开口)的流体连接。一个实施例涉及一种套件,该套件包括根据第一方面的施用器、一个或多个压力源、以及可选的被配置成填充有物质的注射器。
该套件的优点在于,所有部件都可以手动地组装和操作,并且所有部件都是在使用后可弃置性的,并适于一次性使用。
替代地,该套件可以包括适于多次使用的部件,以获得更加可重现和可持续的施用器设计。例如,施用器可以被组装成可重复使用的单元或保持器,其可以包括可重复使用的活塞或马达形式的压力源。
该套件还可以包括用于保持部件的驱动单元,即,施用器和压力源。
本公开的第四方面涉及一种套件,该套件包括:
-根据第一方面的腹腔镜施用器,以及
-驱动单元,该驱动单元用于保持:
-至少一个用于保持流体的流体源,该流体源与输送管流体连接;和/或
-至少一个压力源,例如马达,该压力源被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
为了进一步增加可持续影响,驱动单元可以用流体源重新填充。因此,该套件可选地包括一个或多个流体源储存器,其中该流体源储存器被配置成可分离地附接至驱动单元内的流体源。
压力源
物质(例如医疗糊剂)从施用器的释放意味着被保持在管中的物质通过输送管被推至远端和端头,该物质在该远端和端头处被排出和分配。用于对施用器内的物质加压的压力源可以是任何足够的压力源,该压力源例如是经由手动或马达驱动的活塞、弹簧力和/或触发器被推动前进到管中的固体触针或流体的形式。
为了在确定的部位和确定的时间精确且可靠地排出物质,输送管或施用器端头有利地被配置成至少在物质即将排出之前将物质保持在压力下。根据待加压物质的形式,输送管或施用器端头的远端可以包括一个或多个流量控制元件,例如适于使得物质被容纳在输送管内并被加压的阀。替代地,输送管的尺寸可以被设置成使得物质能够因存在的毛细作用力而被加压。
本公开的第五方面涉及一种腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器还包括至少一个压力源,该压力源被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部(例如输送管内的物质)施加压力。
因此,压力源有利地包括被配置成使至少一个流体源和/或输送管内的物质朝向远端移动的驱动机构。驱动机构可以是机械和/或电气操作的。例如,至少一个压力源可以包括选自由手动活塞、电动活塞、弹簧力和气压所组成的组的驱动机构。
机械驱动机构
为了便于根据第三方面和第四方面的套件的组装,减少操作步骤的数量,并且为了腹腔镜施用器的手动操作,该压力源有利地包括预定的和/或可控的压力。例如,压力源可以包括包含预定的推进剂的流体源,例如具有预定液体量的储气瓶或注射器内的预定气体压力。替代地,压力源可以是储存有预定的弹簧能量的弹簧。因此,压力源的驱动机构是机械地控制的。例如,通过施用器和压力源的简单组装,该施用器适于分配(医疗)物质,例如医疗糊剂。
电驱动机构
替代地或附加地,压力源的驱动机构可以通过马达控制,例如作为由马达驱动的活塞,该活塞对输送管内的物质加压并实现物质的排放。压力源也可以是由马达驱动的流体流,例如从波纹管、活塞、桨轮或压缩机获得的流体流,其对来自输送管的物质进行加压和分配。因此,压力源的驱动机构是马达控制或电气控制的。例如,腹腔镜施用器或施用器端头的致动器可以被配置成向驱动机构或马达发送电信号,该驱动机构或马达被配置成在接收到电信号时对压力源或输送管内的物质施加压力。
粉末
该腹腔镜施用器被配置成分配或抽取包含止血剂的物质,并且物质可以是液体、糊剂或粉末的形式。由于粉末的流动特性,用于通过输送管将止血粉末输送至输送管外部的压力源或驱动机构有利地包括与气压源结合的可变速率进料器(例如螺旋输送机)或振动装置的组合。
本公开的第六方面涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配止血粉末的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-保持止血粉末的输送管;以及
-可变速率进料器,例如螺旋输送机,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。
本公开的第七方面涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配止血粉末的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-保持止血粉末的输送管;
-位于输送管的远端的阀,其中该阀被配置成在预定的打开压力下打开;以及
-被配置成在阀打开时将止血粉末从输送管中抖出的振动装置,例如超声振动装置。
优选地,用于分配止血粉末的施用器还包括一个或多个压力源,例如一个或多个被配置成通过输送管输送止血粉末的气压源。气压源例如可以是电动气压源,或者是加压容器,例如储气瓶。加压容器的特征在于具有储存的压力能,其中通过释放压力(例如在手动打开容器时),可以将该压力能转化为动能。例如,加压容器可以包含流体,并且该流体在压力被释放的同时从容器被排出。
本公开的第八方面涉及根据第一方面的腹腔镜施用器用于从施用器分配物质(例如包含止血剂的物质)的用途。
附图说明
下面将参照附图更详细地说明本发明。
图1示出了根据本公开的施用器的一个实施例;
图2示出了根据本公开的由机器人臂操纵的施用器的一个实施例的透视图;
图3示出了根据本公开的施用器的一个实施例,该施用器包括以下部件的实施例:(A,B)可拉伸并且在端头处包括刚性表面区域的输送管、(C)包括位于距端头一定距离处的刚性表面区域的输送管、以及(D)半刚性的输送管;
图4示出了根据本公开的施用器的一个实施例,该施用器包括可拉伸、可压缩和/或柔性的可变形部段的实施例;
图5示出了根据本公开的包括弹簧加载的止回阀的施用器的一个实施例;
图6示出了根据本公开的包括鸭嘴阀的施用器的一个实施例;
图7示出了根据本公开的包括压力源的施用器的一个实施例;
图8示出了根据本公开的包括压力源的施用器的一个实施例;
图9示出了根据本公开的包括压力源的施用器的一个实施例;
图10示出了根据本公开的包括压力源的施用器的一个实施例;
图11示出了根据本公开的包括压力源的施用器的一个实施例;
图12示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于保持物质的输送管、用于保持流体的流体源和用于对流体源施加压力的压力源;
图13示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于保持流体源的驱动单元和输送管;
图14示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于保持流体源的驱动单元和输送管;
图15示出了致动器的三种不同的激活机制:推动(A)、拉动(B)和旋转(C)。
图16示出了致动器的三种不同实施例:覆盖施用器端头的一部分的单个按钮(A)、在端头上彼此相对地放置的两个按钮(B)、围绕施用器端头的整个圆周的单个按钮(C);
图17示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括可变形部段和致动器,该致动器可以放置在可变形部段的任何一侧;
图18示出了保持流体源(在此是注射器)的驱动单元。该驱动单元可以具有各种控件,例如用于控制从施用器释放的物质的流动速率的流量控制器;
图19示出了根据本公开的施用器端头的一个实施例,其中该端头包括致动器和用于指示施加到致动器上的压力的压力灯指示器;
图20示出了根据本公开的施用器端头的一个实施例,其中该端头包括致动器、用于指示施加到致动器上的压力的压力灯指示器、以及用于指示输送管中的物质的剩余量的状态指示器;
图21示出了根据本公开的施用器端头的一个实施例,其中该端头包括状态指示器、致动器、刚性部段和可变形部段。测量值仅作为一个示例提供的;
图22示出了根据本公开的输送管的一个实施例的截面,其中该输送管包括多个管腔(在此是四个管腔);
图23示出了具有各种可变形和刚性部段的输送管的三个不同实施例;
图24示出了根据本公开的施用器的三个实施例,其中可变形部段允许对施用器端头进行约360°的操纵(A),其中输送管包括可延展的线,从而施用器端头的位置可以改变,但是相对于管保持在相同的位置(B),以及其中线允许可变形部段沿着一个或多个平面以预定的角度弯曲(C);
图25示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器端头包括致动器和状态指示器;
图26示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的螺旋输送机;
图27示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于使通过输送管的粉末振动的振动装置;
图28从另一个角度示出了图27的实施例,其中阀的端部是可见的;
图29从另一个角度示出了图27的实施例,其中机器人臂挤压阀,从而迫使阀打开,使得粉末从施用器被释放;
图30示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括两个流体源(在此是两个注射器)和用于对这两个流体源加压的驱动机构;
图31示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的气压源,其中该气压源是由电动活塞激活的波纹管,该电动活塞例如是在水平方向上来回振动的活塞。(A)示出了施用器的透视图,而(B)示出了施用器的截面图;
图32示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的气压源,其中该气压源是通过电动推进器获得的,并且可选地包括气体入口。(A)示出了施用器的透视图,而(B)示出了施用器的截面图;
图33示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的压力源,其中该压力源是具有孔口的位于远侧的活塞,并且其中位于远侧的活塞可以被电气驱动,以在水平方向上来回振动。(A)示出了部分透视图,其中远端在插入的框架中被放大,(B)示出了截面图,其中远端在插入的框架中被放大;
图34示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的气压源,其中该气压源是从旋转桨轮或叶轮获得的。该叶轮还可以由储气瓶结合气流控制阀来控制;
图35示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的压力源、以及用于减少粉末输送部位处的气流的另外的限流元件,其中限流元件是(A)输送管内的格栅或狭缝元件、以及(B)用于通过输送管输送粉末的螺旋输送机,该螺旋输送机与单独的气流通道相结合;
图36示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括第一物质储存器和第二物质储存器;
图37示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括第一物质储存器和第二物质储存器,其中第二物质储存器通过辅助连接器元件可分离地附接至第一物质储存器。(A)示出连接的储存器,而(B)示出了分离的储存器;
图38(A)示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器被配置成从远端装载物质,其中远端包括(B)可分离地附接至物质储存器的辅助连接器元件、以及(C)流量控制元件;
图39示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器被配置成从远端装载物质(如(B)所示),并且用于加压和分配物质的压力源是弹簧(如(C-D)所示);
图40示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器被配置成从远端装载物质(如(A)所示),并且用于加压和分配物质的压力源是储气瓶(如(D)所示);
图41示出了根据本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括两个第一物质储存器和用于对这两个第一物质储存器加压的分离的驱动机构;
图42示出了图41的施用器,该施用器包括两个第一物质储存器,并且还包括两个第二物质储存器(在此是两个注射器),其中(A)示出了通过注射器对第一储存器装载,而(B)示出了装载后的施用器;
图43示出了图41-42的施用器,其中用于对两个第一物质储存器加压的可分离的驱动机构在(A)中被附接,而在(B)中该驱动机构已经清空了两个第一物质储存器。
图44示出了根据本公开的包括抓握部段的施用器的实施例。
图45示出了根据本公开的施用器在空间操纵期间的实施例。
图46示出了在纵向截面(A)和横向截面(B-D)中观察到的根据本公开的抓握部段的实施例。
图47示出了在透视侧视图(下图)和截面视图(上图)中观察到的根据本公开的抓握部段的三个实施例(A-C)。
图48在透视图中示出了根据本公开的抓握部段的实施例,其中,抓握部段不包括激活部段或包括组合的激活部段(A)、或单独的激活部段(B-F)。
图49示出了在透视侧视图(A)、纵向截面视图(B-C)和横向截面视图(B插图)中观察到的根据本公开的包括传输单元的抓握部段的实施例。
图50示出了根据本公开的施用器和喷嘴排出之后沉积物质的截面轮廓的实施例,其中,物质从圆柱形喷嘴(A)或非圆柱形喷嘴(B-C)排出。
图51示出了根据本公开的施用器和喷嘴排出之后沉积物质的轮廓的实施例,其中,物质从圆柱形喷嘴(A)或非圆柱形喷嘴(B)排出。
图52示出了在纵向截面视图(左上图)、透视侧视图(左下图)中和从远端视图(右图)观察到的根据本公开的抓握部段和喷嘴的两个实施例(A和B)。
图53示出了在横向截面(A-E)、透视图(F)中、从侧面(G)观察到的以及从远端透视图(H)观察到的根据本公开的包括传输单元的抓握部段的实施例。
图54示出了在(A-D)的纵向截面(上图)和侧视图(下图)中观察到以及从远端(E-F)观察到的根据本公开的包括喷嘴或喷嘴单元的抓握部段的实施例。
图55示出了在截面(上图)和侧视图(下图)中观察到的根据本公开的抓握部段的三个实施例(A-C)。
图56示出了可选地包括具有低张力累积的输送管(A)和(B)当施用器插入套管针时的根据本公开的施用器的实施例。
图57示出了根据本公开的施用器的实施例,其包括用于支撑输送管的插入引导件,其中,插入引导件是(A)增强的后部部段,以及(B)可缩回外骨骼,分别在上图和下图中观察到有和没有管的情况。
图58示出了根据本公开的施用器的实施例,其包括用于支撑输送管的插入引导件,其中,插入引导件是(A)可缩回外管,如分别在上图中和下图中看到的有管和没有管的情况,以及(B)当具有可缩回外管的施用器插入套管针时的情况。
图59示出了根据本公开的施用器的实施例,其包括用于支撑输送管的插入引导件,其中,插入引导件是可缩回导丝,如在透视图(A)和侧视图(B)(上图)和截面视图(下图)所示。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明。本领域技术人员应理解,在不同的附图中,装置的相同特征或部件以相同的附图标记表示。在详细说明一节的末尾能够找到附图标记的列表。
用于分配物质的施用器
对于外科手术,尤其是内窥镜和/或腹腔镜手术,通过细长的施用器1将粉末、流体或糊剂等形式的医疗物质(例如外科止血物质)分配至体腔内的目标部位,该施用器1包括输送管2,该输送管2预先填充有医疗流体/糊剂/粉末4,或者被配置成在手术期间被填充医疗流体/糊剂/粉末,如图1所示。输送管也可称为套管(cannula),并且输送管或套管的内管腔也可称为物质的流动通道。输送管的远端2.2例如可以通过套管针端口引入到体腔中,例如由助手手动地引入。为了便于可能是柔性的输送管的拿放和插入,施用器有利地包括用于将输送管插入到套管针中的刚性护套3。该刚性护套例如可以是刚性管状护套的形式,其可以定位在输送管的部段的周围,例如附接至输送管的部段,或者在外输送管的部段周围形成覆层,如图1所示。
输送管可以具有约1-8mm(例如约5mm)的内径或具有约1-8mm(例如约5mm)的直径的内管腔,这会确保物质的良好流动,而不需要来自压力源或可变速率进料器的很大动力来通过输送管输送物质。输送管的内径可以小于5mm,或小于3mm,或小于2mm。在输送管包括多个管腔的情况下,该内径指被配置成容纳待分配的物质的管腔的内径。
在输送管或用于保持物质的管腔具有小于2mm的内径的情况下,这意味着在分配物质后在输送管中仅会留下少量残余物质。
在本公开的实施例中,施用器还包括被配置成将输送管插入到套管针中的刚性护套,例如被配置成定位在输送管的部段周围的护套。
输送管可以预先填充有物质(例如医疗流体、糊剂或粉末),和/或被配置成在插入到套管针端口后填充物质。因此,输送管可以包含物质,例如包含生物活性剂的物质,该物质为流体、糊剂或粉末的形式。该物质可以是包含止血剂的止血物质。输送管的填充有利地能够通过输送管的近端2.1进行,外科医生或助手在手术期间能够接触到该近端,如图1所示。输送管的填充有利地使用在注射器筒内包含物质的单独的注射器来完成,其中该注射器可以预填充有物质,或者被配置成从物质源(例如医疗流体源)抽吸物质。因此,包含物质的容器或注射器可以被称为物质储存器24。为了便于以最少的物质浪费进行安全和精确的填充,近端2.1有利地包括一个或多个用于可分离地附接流体源(例如预填充有物质的注射器)的连接器6。连接器的一个示例是用于附接注射器的鲁尔锁、或用于附接物质储存器或流体容器的压缩接头或粘合接头。替代地,输送管和流体源(例如注射器)可以在不使用连接器的情况下附接。
该物质随后被驱动力(例如压力源8)从填充的输送管分配。用于驱排物质的驱动力有利地是在输送管的近端2.1处产生的压力,在手术期间助手能够直接接触到该近端2.1。例如,该压力可以由第二流体产生,该第二流体被推动从单独的流体源7进入近端,从而对输送管内存在的物质加压,如图1所示。
在本公开的实施例中,该施用器还包括至少一个压力源,该压力源被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部(例如输送管内的物质)施加压力。
因此,该压力源有利地包括被配置成使至少一个流体源和/或输送管内的物质朝向远端移动的驱动机构。驱动机构可以是机械和/或电气地操作的。例如,至少一个压力源可以包括选自由手动活塞、电动活塞、弹簧力和气压所组成的组的驱动机构。
进一步有利地,第二流体的压力是预定的和/或可控制的,例如通过采用预定的加压流体源的形式,其中在与输送管的近端流体连接时预定的压力被释放。为了便于安全和精确的压力传递,输送管的近端有利地包括一个或多个用于可分离地附接压力源8或流体源7的连接器6,该压力源8或流体源7例如是流体容器,更优选是被配置成被加压的流体容器。
进一步有利地,流体连接器被配置成在连接时在流体源与输送管的近端之间形成流体连接,例如以与药瓶适配器相同的方式形成流体连接,其中流体源的橡胶密封被中空穿刺元件刺穿。因此,可以通过穿刺元件在密封的流体源与输送管之间获得流体连接。替代地,流体源不需要被刺穿以形成流体连接。而是,其可以简单地直接附接至输送管(例如连接的管和注射器)或通过连接器附接至输送管。
在本公开的实施例中,输送管的近端包括一个或多个用于可分离地附接流体源的连接器6,例如用于附接注射器和/或流体容器的鲁尔锁、压缩接头和/或粘合接头。在另外或替代的实施例中,一个或多个连接器包括用于刺穿流体源由此在流体源与输送管之间建立流体连接的中空穿刺元件。
因此,可以通过将压力源附接至施用器来机械地控制压力源的驱动机构。因此,通过机械组装,施用器适于分配(医疗)物质,例如医疗糊剂。
替代地或附加地,压力源的驱动机构可以通过马达控制,例如作为由马达驱动的活塞,该活塞对输送管或流体源内的物质加压,由此实现物质的排放。例如,压力源8可以是由马达驱动的流体源7,因此,压力源的驱动机构是马达或电气控制的。
有利地,施用器的输送管被配置成在压力下保持物质或者至少在物质即将被排出之前保持加压的物质。这实现在确定的部位和确定的时间更精确和更可靠地排出物质。例如,这样的优点是,可以通过与施用器端头的简单相互作用从输送管释放物质,而没有显著的时间延迟。
根据待加压物质的形式,输送管的远端由此可以包括一个或多个流量控制元件26,例如适于使得物质被容纳在输送管内并在其中被加压的阀。例如,施用器端头可以包括至少一个被配置成在压力下保持和释放物质的阀、或者流量控制元件,例如三通阀。替代地或附加地,该阀可以是收缩阀。阀被定义为通过打开、关闭和/或部分地阻塞流动通道来调节、导引或控制流体(即,气体、液体和流化固体,例如糊剂和浆液)的流动的装置。因此,阀的示例包括流收缩元件(flow constriction element),例如流体通道内的突起,其中在流体压力低于阈值时,该突起阻塞流体通道,而在流体压力高于阈值时,流体流动并绕过突起。包括流收缩元件的阀又被称为“收缩阀(constriction valve)”。
在本公开的实施例中,该输送管被配置成在压力下保持物质或保持加压物质。在另一个或另外的实施例中,腹腔镜施用器端头包括至少一个被配置成在压力下保持和释放物质的阀。例如,该阀可以包括可以控制流量和流动方向的流量控制器,例如三通阀。
替代地或附加地,输送管和/或施用器端头的尺寸可以被设置成使得物质能够因存在的毛细作用力而在输送管内被加压。因此,输送管有利地具有大于200mm的长度,优选该长度是300-600mm或350-500mm,例如440mm或500mm,其中,该长度限定为从近侧压力源延伸到端头的远端。此外,输送管的外径优选是3-10mm,例如5mm;或2.5-4.5mm,例如3、3.5或4mm。此外,输送管的内径或管腔或至少施用器端头的内径优选等于或小于2mm,优选地,在1.5-2mm之间,例如1.5、1.6、1.7、1.8或1.9mm。此外,施用器端头可包括内径或管腔,其与主输送管的内径相同或具有与主输送管的内径不同的形状或大小,例如图46A所示的抓握部段。例如,输送管可以是包括截面直径(在图46A中表示为D_FC)在1.2-1.5mm之间的管腔,或者对于非圆形形状的管腔或流动通道来说,截面面积对应于在1.2-1.5mm之间的直径的管腔。在输送管包括多个管腔的情况下,内径指被配置成容纳待分配的物质的管腔的内径。在输送管或用于保持物质的管腔具有小于2mm的内径的情况下,这意味着在分配物质后在输送管中仅会留下少量残余物质。
因此,输送管(尤其是施用器端头)有利地在尺寸上被配置成在压力下保持物质或保持加压物质,和/或被配置成包括一个或多个流量控制元件。
该输送管可以包括多个管腔,例如至少两个管腔、或至少三个管腔、或至少四个管腔。图22示出了输送管包括四个管腔的实施例。多个管腔中的至少一个应被配置成容纳将从施用器分配的物质,即充当物质的流动通道。在一个实施例中,输送管包括第一管腔和第二管腔,其中第一管腔被配置成容纳物质,第二管腔被配置成容纳电线或光纤。电线可以用于将致动器(例如位于管的远端处或位于端头处)电连接至控制单元或压力源(例如位于管的近端处)。输送管也可以包括多个管腔,其中至少两个管腔被配置成保持物质。例如,该管可以包括用于保持第一类型的物质的第一管腔和用于保持第二类型的物质的第二管腔。在一些应用中,该两种类型的物质在它们被分配时或分配之前被混合。在这种情况下,一种物质可以是液体的形式,而另一种物质可以是将混合在液体中的粉末。这两种物质也可以是两种液体或两种糊剂、或者液体、糊剂和粉末的其它组合。图30示出了带有具有两个管腔的输送管的施用器。
在另外的实施例中,多个管腔中的至少一个被配置成容纳可延展的线或杆,该线或杆被放置在输送管内的管腔中(如图24(B)和(C)所示)。因此,施用器还可以包括可延展的线或杆,该线或杆被配置成使得输送管的可变形部段可以弯曲成期望的形状,在输送管被释放时,该形状被大致保持。这样的优点在于,该可变形部段可以弯曲,而管不会返回到原点。这为外科医生提供更多的自由以将管的远端和/或施用器端头置于期望的取向,例如使得更易到达体内的难以接近的区域。在一个实施例中,输送管的可变形部段可以沿着两个平面以两个预定的角度弯曲,该角度例如是至少30°或至少45°。这可以类似地通过使用放置在输送管内的可延展的线或杆来实现。
输送管的轴向延伸中的抓握部段有利地被适配成使得任何管腔也在轴向延伸中。图53A-E示出了在横向截面视图(即横向于输送管轴线)中观察到的输送管或套管或抓握部段的实施例。为了灵活且安全的空间操纵,抓握部段的尺寸或轮廓有利地是圆形的,例如外径(DO)在2.5-4.5mm之间的圆形,如图53A所示。被配置为流动通道的管或管腔的内部尺寸或轮廓也有利地是圆形且同心的以实现高效流动,如图53A、C-E所示。例如,内径(DI)可具有1.5-2.0mm之间的直径。
如上所述,输送管可包括一个或多个附加的内腔,其被配置为包含信号载体或传输器28,例如电布线或光纤。例如,管腔可包括被配置为将来自位置在远侧的传输单元27的电信号承载或传输到位置在近侧的接收单元的电线,可选地连接到驱动机构以向输送管内部的物质施加压力。包括一根或多根电线的管可以例如通过共挤出而获得。
例如,位于远侧的传输单元可以是光源、传感器和/或相机。传感器的示例包括检测传感器和/或致动器,例如机电开关、压敏膜和光学压力传感器。传输单元可以被集成到施用器端头和/或抓握部段中,并且优选地,传输单元被集成并且尺寸设计成使得施用器端头和/或抓握部段的尺寸允许通过套管针进入。例如,包括集成传输单元的施用器端头和/或抓握部段的最大直径的优选地低于5mm,例如4.5mm。
图53F-H示出了施用器端头9,其包括抓握部段29,该抓握部段包括集成相机或光源27,可选地位于施用器端头和抓握部段的更远端处的单独隔室中。图49示出了施用器端头9,其包括抓握部段29,该抓握部段包括集成致动器2.6或传感器27,其位置邻近于施用器端头和抓握部段的更远端,如透视侧视图(A)和纵向截面视图(B、C)和横向截面视图(B插图)所示,其中,信号承载或传输电线28放置在管的第二管腔15中。为了促进机器人臂和致动器或传感器之间的接触,致动器/传感器的表面可以包括一个或多个突起,例如如图49A中所示的一系列平行脊。致动器/传感器可以替代地或附加地包括传输单元盖27.1,例如与下方的传输单元物理、机械或机电接触的刚性盖,使得仅该盖与机器人臂直接接触,如图49B-C所示。
在本公开的实施例中,施用器端头和/或抓握部段包括一个或多个集成传输单元,该集成传输单元选自以下的组:光源、传感器、相机及其组合。在另外的实施例中,施用器包括一个或多个管腔,该一个或多个管腔被配置为包括一个或多个信号载体或传输器,例如电信号或光信号的载体。
空间操纵
使用由计算机软件控制的机器人臂代替人手的运动有助于非常精确且受控的运动。因此,由机器人臂在空间上操纵的腹腔镜施用器可以被更精确和准确地控制,并且更可靠,具有降低的意外移动的风险。因此,例如,用于通过机器人臂分配物质的腹腔镜施用器能够更精确和可靠地在选定部位分配物质。特别地,用于在选定部位分配止血物质的由机器人操纵的施用器能够更高效地止血。
图2示出了被配置成由机器人臂5在空间上操纵的施用器的一个实施例的透视图。该机器人臂可以包括用于抓握、推动施用器或形成与施用器的附接的医疗装置,例如用于外科手术的工具,例如抓紧器、镊子或类似的机器人指元件。
机器人臂和指可以不包括触觉反馈。因此,为了确保施用器的安全机器人使用,同时降低损坏施用器的风险,该施用器可以有利地包括刚性表面区域2.4或刚性部段2.8,该区域或部段被配置成由机器人臂/指操纵。因此,输送管可以包括至少一个刚性部段(例如刚性管状部段)或刚性表面区域。该刚性部段和/或刚性表面区域的尺寸优选被设置成使得机器人臂/指可以抓握、推动刚性表面区域或形成与刚性表面区域的附接,而不会有损坏施用器的风险。例如,对于包括抓紧器的机器人臂,刚性表面区域有利地是刚性管状部段,如图2所示。该刚性部段优选设有开口,使得机器人臂可以按压放置在开口中的致动器,其中致动器被配置成在压力超过预定压力水平时打开阀,由此能够从施用器分配医疗物质。
在本公开的实施例中,该输送管的远端包括一个或多个被配置成由机器人臂操纵的刚性表面区域。在另一个实施例中,刚性表面区域的尺寸被设置成使得这些刚性表面区域能够被机器人臂触知(tangible),例如通过抓握、推动或附接来触知。在另一个实施例中,该远端包括刚性管状部段。
为了便于在选定部位精确且对用户友好地排出物质,该一个或多个刚性表面区域2.4有利地位于施用器的远端2.2处和/或位于施用器端头上,如图1和图2所示。因此,当刚性表面在物质分配位置附近时,能够更精确且更容易地导引物质的排出。
但是,如图3C所示,刚性表面区域2.4也可以位于距远侧端头一定距离处。当要在体腔内的空间有限的位置分配物质时,这可能是有利的。因此,该刚性表面区域可以是位于距远侧端头一定距离处的输送管2的刚性管状部段,如图3C所示。因此,远端的取向是通过使用位于距端头一定距离处的刚性管状部段操纵的。
替代地或附加地,可以通过使用输送管来实现输送管的远端的灵活操纵,其中输送管的部段或者可选地整个输送管包括半柔性或半刚性材料,如图3D所示。由于机器人臂/指可以充分触知半刚性材料,因此相互作用可以发生在沿着输送管的任何点处,并且可以发生在距被在空间上操纵的远侧端头2.2的任何距离处。
可以通过包括可变形部段2.3的输送管进一步改善远端的灵活且精确的操纵。术语“可变形部段”指在受到变形力(例如张力、压力或弯曲力时)能够塑性或弹性变形的部段。有利地,可变形部段是塑性变形的,这意味着在变形力被撤除后变形仍然存在。替代地,变形是弹性的,这意味着在变形力被撤除后变形是可逆的。
例如,可变形部段2.3可以被配置成可拉伸的或可延伸的,从而在受到纵向方向上的张力时(例如通过机器人臂在输送管端部处拉动),输送管被拉伸,如图3A-B和图4A-B中的箭头所示。此外,并且对应地,可变形部段可以被配置成可压缩的,从而在受到压缩力时(例如通过机器人臂在输送管端部处推动),输送管可以被压缩,如图4B所示。此外,并且对应地,可变形部段还有利地被配置成柔性的或可弯曲的,如图4B中的箭头所示。
可变形部段可以包括可弹性或塑性拉伸、可压缩和/或柔性的材料。替代地或附加地,可变形部段可以包括波纹状表面轮廓,例如呈多个周向延伸的扭结折叠的形式,如图4C-D和图17所示。波纹状表面轮廓能够以与饮用吸管相同的方式延伸、压缩和/或弯曲。因此,输送管可以包括可压缩的可变形部段(例如呈波纹管的形式),从而管的长度可以变化。
在本公开的实施例中,输送管包括可变形部段。该可变形部段有利地位于输送管的远端处,从而能够通过较小的扭矩/力矩操纵施用器端头。替代地,可变形部段位于距输送管的远端一定距离处,从而可以通过限定的扭矩/力矩操纵端头。在另一个实施例中,可变形部段被配置成可拉伸的和/或柔性的,例如包括可拉伸的和/或柔性的管材料。在另外或替代的实施例中,可变形部段包括波纹状表面轮廓。在另一个实施例中,波纹状表面轮廓包括多个饮用吸管的扭结形式的周向折叠。
空间操纵-抓握部段
如上所述,通过机器人臂对施用器端头进行空间操纵意味着机器人臂物理接触施用器端头。为了确保精确且可靠的空间操纵,施用器端头有利地被配置为由机器人臂抓握,使得获得至少两个相对的接触点,从而提供稳定且坚固的接触。例如,施用器端头可被配置成由机器人臂以镊子的方式抓握,该镊子具有平行于施用器和端头的纵向轴线和物质流动方向的抓握方向。因此,镊子夹爪围绕横向于施用器端头的轴线的截面或周边抓握或夹紧。当施用器端头包括在输送管2的轴向延伸中的抓握部段29时,如例如图44和48所示,尤其可以实现这一点,其中,机器人臂围绕横向于纵向轴线的截面或周边抓握和夹紧。
因此,抓握部段可以被配置为由机器人臂抓握,使得可以获得尤其稳定且坚固的接触区域和表面,特别是对于机器人非触觉抓握力。有利地,抓握部段具有横向于纵向轴线的周边,包括顶点形部段,使得顶点形状可以基本上匹配机器人臂的抓握形状的至少一部分。因此,可以获得抓握部段和机器人臂之间的最大接触区域。通常,机器人臂的抓握是横向于施用器端头长度或轴线作用的夹爪抓握,即,夹爪开口横向地夹紧在抓握部段上,如图2和45所示。因此,施用器端头的抓握部段29可包括与夹爪开口相匹配的横斜度(cross-fall)。例如,抓握部段可具有包括椭圆形式的顶点形部段的周边,如图48中的透视图和图46B中的截面视图所示。
本公开的实施例涉及一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-输送管;和
-连接到输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置为通过输送管的轴向延伸中的抓握部段而由机器人臂可控地操作并且被配置为由机器人臂抓握和在空间上操纵,其中,该抓握部段具有包括顶点形部段的周边。
因此,当机器人臂或夹爪5夹紧施用器端头9或抓握部段29时,其将保持在适当位置而不会滑入或滑出器械夹爪,并且可以克服在移动和操纵期间来自柔性管的任何阻力,如图45A所示。然后,外科医生可以通过机器人臂或对接到机器人臂中的一个或多个器械来抓紧并保持施用器端头。
抓握部段有助于将施用器端头配置为与机器人臂或器械建立明确限定的抓握和固定,从而允许外科医生根据机器人的高移动度自由四处移动它。可对接至机器人臂的机器人器械的示例包括:钳子(双极有孔钳子(Bipolar Fenestrated Forceps))、抓紧器(ProGrasps)和针驱动器。这些器械特别适合手术部位尺寸较小的微型手术。用于微型手术的机器人器械适合于55°以下(例如30°)的夹爪张开角度,以及28mm以下(例如10mm)的夹爪长度。
有利地,施用器端头或抓握部段被配置成由包括机器人器械的机器人臂抓握,该机器人器械选自钳子、抓紧器、针驱动器及其组合的组。因此,施用器端头或抓握部段被配置成由具有低于55°(例如50°、45°、40°、35°、30°或25°)的夹爪张开角度和/或低于28mm(例如25、20、15、10或5mm)的夹爪长度的臂或器械抓握。
为了进一步提高抓握部段29的稳定性和坚固性,周边的顶点形部段可以具有倒圆形状,例如,抓握部段可具有椭圆形或卵形的周边形状或截面形状,如图48的透视图和图46B的截面视图中所示。然而,可以应用其他顶点形状和周边形状,例如,有一个对称轴的卵形(图46C)或三角形(图46D)。
在本公开的实施例中,顶点形部段选自以下的组:倒圆顶点、钝角顶点、锐角顶点、渐尖顶点及其组合。在另外的实施例中,周边具有选自以下的组的形状:椭圆形、具有一个对称轴的卵形、具有两个对称轴的卵形、等边三角形、等腰三角形、不等边三角形、平行四边形和菱形。
施用器端头和抓握部段的尺寸有利地设定为使得其可以被机器人臂或机器人器械稳定且牢固地抓握。对于图46A-B所示的施用器端头,尺寸示例如下表所示。抓握部段的长度(L)可适于包括激活部段29.3,其可包括部分地覆盖抓握部段并被配置为激活物质释放机构的致动器或传感器。激活部段可以放置在抓握部段的前侧/远侧部分上(图48C),或抓握部段的后侧/近侧部分上(图48D),在相对侧(图48E),或者包围圆周(图48F),也如结合图16所述。对于不具有激活部段或具有与抓握部段组合或重合的激活部段的施用器,抓握部段可以相对较短,例如30-35mm,因为其仅提供用于抓紧和固定的区域。
在本公开的实施例中,周边由限定最长尺寸的长轴和限定最短尺寸的短轴限定。在另外的实施例中,长轴在2.5-5.2mm之间,更优选地在3-4.5mm之间,并且最优选地在3.5-4mm之间。在另外的实施例中,短轴在2.5-3.5mm之间,更优选地在2.7-3.3mm之间,并且最优选地在2.9-3.1mm之间,例如3mm。在本公开的实施例中,抓握部段的长度在20-25mm之间,例如21、22、23或24mm。在替代实施例中,抓握部段具有30-35mm之间的长度,例如31、32、33或34mm。
如图46A中示例的,抓握部段29可以包括连接部段29.1,该连接部段被配置成用于将施用器端头和抓握部段连接或接合至输送管2,并由此形成与输送管的流体连通。连接部段在抓握部段的轴向延伸中并且可以具有倒圆外周边,例如,可以是具有管腔的圆柱形部段的形式,使得其提供从输送管到端头/抓握部段的平滑过渡,如图46A所示。该连接可以通过接头(joint)或胶接(glue joint)获得,包括连接部段29.1与输送管2之间在轴向方向上的重叠,可选地,其中,之间存在胶水,如图55所示。例如,重叠可以通过垂直切割插入连接部段的输送管来获得,如图55A所示。替代地,可以通过阶梯切割插入连接部段的管来获得重叠,如图55B所示。
附加地或替代地,连接部段29.1可以包括热缩管(shrink tube)30,如图55C所示。热缩管可以覆盖连接部段29.1并且可选地覆盖抓握部段29的一部分。因此,热缩管进一步在输送管2和抓握部段29之间建立平滑过渡,并且还可以提供对端头和管之间的接头的保护。有利地,热缩管要覆盖抓握部段的至少一部分,使得抓握部段可以提供更稳定和坚固的抓握。例如,热缩管可以包括被配置为具有低硬度特性的材料,例如,诸如聚烯烃之类的软聚合物材料,由于摩擦较高,其能够实现机器人臂对端头的更稳定且更坚固的抓握。
在本公开的实施例中,抓握部段包括与输送管流体连通的连接部段。在另外的实施例中,连接部段包括选自以下的组的接头:垂直切割连接、阶梯切割连接、胶接、热缩管连接及其组合。
空间操纵-抓握材料
抓握部段和/或连接部段有利地包括坚固材料,例如具有足够的机械强度,使得该材料是闭塞坚固材料(occlusion robust material),使得施用器端头和抓握部段的管腔不被闭塞、压碎或永久变形,即使当受到机器人臂的稳定且坚固的抓握时,例如,包括足够的抓握力。此外,该材料有利地是高耐磨且坚韧的材料,使得即使在通过机器人臂长期操纵之后也可以避免颗粒脱落。因此,施用器端头和抓握部段优选地包括具有高磨损率常数(即比磨损率)的材料。此外,材料应当坚韧,即不易碎,以降低手术期间突然脆性断裂的风险。
在本公开的实施例中,抓握部段包括选自以下的组的闭塞坚固材料:钢、不锈钢、例如ABS、聚碳酸酯、聚酰胺、PEEK的聚合物及其组合。
抓握部段29可包括坚固材料或由坚固材料组成,例如钢,如图47A所示。另外,抓握部段可以包括热缩管30,如图47B-C所示。热缩管可以仅覆盖抓握部段29,如图47B所示,或者覆盖抓握部段29、连接部段29.1的一部分或全部,和/或输送管2的一部分,如图47C所示。热缩管可以包括被配置为具有较低硬度的材料,例如,诸如聚烯烃之类的软聚合物材料,由于摩擦较高,其能够实现机器人臂对端头的更稳定且更坚固的抓握。特别地,涂层材料可具有相对于手术工具低水平的硬度,并且该材料可具有高摩擦系数。因此,坚固的抓握部段可以包括覆盖有较软的聚烯烃涂层的坚固且坚韧的钢。为了进一步提高抓握稳定性和坚固性,抓握部段可以被设计有几何特征,例如,提供与手术工具的缠结的脊以实现更好的抓握,如图49A所示。
在本公开的实施例中,抓握部段包括涂层,该涂层包括选自聚烯烃、ABS及其组合的组的软聚合物。在另外的实施例中,涂层通过热缩管而获得。
在外科医生无意中释放施用器端头或抓握部段上的机器人臂或器械抓握的情况下,在施用器端头和/或抓握部段内包括安全释放机构是有益的。例如,磁体可以嵌入端头中,其保持力足以将端头固定到手术器械(包括管道的重量),并且同时具有足够低的保持能力以确保如果需要则外科医生可以轻松地将器械与端头脱离。这样的磁体的示例是保持力为400g/cm2的钕磁体。
在本公开的实施例中,施用器端头和/或抓握部段包括磁性元件,该磁性元件被配置成用于将端头磁性地附接至手术器械。该磁性元件是钕磁体,优选地具有至少400g/cm2的保持力,更优选地在425-800g/cm2或450-700g/cm2之间,并且最优选地在500-600g/cm2之间。
空间操纵-输送管
抓握部段有利于机器人臂或夹爪可以夹紧施用器端头,使得其保持在适当位置而不会滑入或滑出器械夹爪,并且在移动和操纵期间来自柔性套管或输送管的任何阻力都可以被克服,如图45A所示。为了进一步确保简单、精确和可靠的空间操纵,输送管有利地被配置为是柔性的、可变形的、柔软的,并且被配置为无机械应力或在与端头操纵相关的变形时应力被释放。这将减少输送管的鞭打(whiplash)或回弹(snapback),如图45所示,输送管的扭伤或回弹可能在输送管弯曲或被操纵(图45A)并随后被释放(图45B)时发生。
在机器人手术中进行操作时,外科医生通过内窥镜相机看到的图像会被放大,例如被放大高达15倍。这意味着视野非常狭窄,并且甚至器械的移动相对较小,或者施用器会将其移出相机和外科医生的视野。当操纵附接至柔性管的施用器端头时发生的一种常见情况是,当外科医生用器械移动端头时,柔性管中会累积张力,因为该管被套管针部分固定,该管通过该套管针而插入。如果外科医生随后释放端头,则累积的张力被释放,导致端头移出视野的鞭打效应。为了尽可能减少“鞭打”问题,选择产生尽可能少的“鞭打”的材料和管道尺寸非常重要。因此,有利地,输送管或至少一部分或部段被配置为无张力柔性的,这意味着材料适于在没有机械应力的情况下屈曲。这可以通过具有足够的柔性(即足够低的杨氏模量)连同足够的能量耗散特性(例如足够的耗散振动能量(对应于足够高的阻尼系数或机械损耗系数))的材料来实现。例如,适合于通过机器人臂的手术中发生的相对移动的无张力柔性管,根据ISO 527-1/-2标准并在ASTM D638标准中进一步描述,通过对塑料的拉伸测试测得的杨氏模量可以在0.0001–0.035GPa之间。此外,适合于通过机器人臂的手术中发生的相对移动的无张力柔性管可具有通过ASTM D4065-20和ISO 6721-1:2019标准测得的0.2-2.0之间的阻尼系数。
在本公开的实施例中,输送管的至少一部分被配置为是无张力柔性的。在另外的实施例中,输送管包括柔性材料,其杨氏模量在0.0001-0.035GPa之间,更优选在0.001-0.03GPa或0.01-0.25GPa之间,并且最优选在0.015-0.020GPa之间。在另外的实施例中,输送管包括阻尼系数在0.2-2.0之间、更优选在0.4-1.8或0.6-1.6之间、并且最优选在0.8-1.4之间的材料。在另外的实施例中,输送管包括振动能量耗散材料或由振动能量耗散材料组成,该振动能量耗散材料选自以下的组:硅酮弹性体、丁基橡胶、聚氨酯及其组合。
施用器插入
施用器1通常经由套管针31从周围环境引入或插入到体腔(例如腹部)内的目标部位,例如如图56B所示。因此,插入包括在将施用器移交给机器人器械并且施用器要由机器人臂抓握和操纵之前将施用器的远端导航到控制台外科医生的视野中。
通过向前(即,朝向远侧方向)推动施用器,同时将施用器的远端2.2或端头9朝向目标部位引导来执行插入导航。端头的引导可以通过倾斜施用器或围绕套管针插入点枢转的套管针来获得。插入和导航可以由手术室监视器上呈现的视频传输支持,例如,该手术室监视器连接到机器人相机。这样,助手就可以看到与控制台外科医生相同的腹部视图。
输送管的机械特性有利于插入导航,并且如果输送管2和/或包括输送管的组件足够硬以承载远侧部段2.2的重量,则这可能是特别有利的,远侧部段2.2可选地包括抓握部段29,使得输送管以最小的偏转退出或从套管针31出来,如图56B所示。如果输送管是柔软的(例如,通过包含具有较低弹性模量的材料)和/或在有限的张力累积的情况下可变形(例如,通过包含能量耗散材料),则输送管将不具有固有的机械支撑以自立或自支撑,并且远端和端头将被重力下拉并恰好落下到插入点的直接下方,从而无法将它们导航到期望的目标区域。然而,一旦被插入并移交给机器人器械,输送管有利地是柔软的、柔性的,没有固有的机械刚度,并且在有限的张力累积的情况下可变形,使得其可以在没有张力累积的情况下自由移动,如上所述。
为了便于输送管可以在体腔内的目标部位处以最小的张力累积在空间上被操纵,同时还可以容易地引入或插入并从周围环境引导到目标部位,施用器有利地进一步包括插入件引导件32,用于在插入期间至少暂时支撑可机械变形且柔软的输送管。因此,插入引导件可以与输送管形成组件。因此,插入引导件有利于这样的施用器,该施用器是硬的并且能够在施用器的插入和移交过渡到机器人器械期间被引导,并且一旦机器人臂和控制台外科医生已经获得控制,该施用器是柔软的、柔性的可变形而没有张力累积。因此,插入引导件能够实现从硬施用器到柔性软施用器的转换。
在本公开的实施例中,施用器还包括用于支撑输送管的插入引导件。
插入引导件32有利地是用于输送管的暂时或临时的机械支撑件,优选地当输送管被配置为柔性的、可变形的、柔软的并且被配置为无机械应力或在与端头操纵相关的变形时释放应力时。图56A示出了根据本公开的施用器1的实施例,其可包括具有低张力累积的柔软输送管2。远端2.2可以包括抓握部段29,并且近端2.1可以包括用于例如输送管与流体源的连接的连接器6。例如,连接器可以直接附接至含有止血剂的储存器或注射器,例如经由鲁尔连接器,或者可以被配置为集成为驱动单元的一部分,如图18所示。当施用器插入套管针31中时,如图56B所示,并且输送管是柔软的并且没有固有机械支撑以自立或自支撑,则远端和端头在退出套管针时将仅被重力下拉,并且不能被导航到期望的目标区域。
插入引导件可以是部分支撑框架或可缩回框架的形式,如图57-59中所示例的。因此,框架将支撑或承载输送管,使得组件由此获得部分或暂时的硬度或刚度,使得其可以容易地被导航至期望的目标区域,并移交给机器人臂。例如,框架可以可拆卸地附接至输送管,例如在管的轴向方向上可滑动地附接,使得其在机器人臂获得与输送管的接触之后可容易地缩回。为了充当插入引导件,引导件包括弹性模量高于输送管的刚性材料。
在本公开的实施例中,施用器包括用于支撑输送管的插入引导件,其中,插入引导件被配置成沿着输送管的轴向方向可滑动。
图57A示出了根据本公开的施用器1的实施例,其包括用于支撑输送管2的插入引导件32,其中,插入引导件是增强的后部部段或近端2.1。因此,输送管由附加材料增强,该附加材料可以是安装在柔性输送管上的护套或外管的形式,或者通过添加具有更高弹性模量的另一种材料来增强。增强件位于输送管的近端,即距施用器端头一定距离,以促进管在远侧方向上的移动,并且可以延伸以使得其覆盖柔性输送管直到连接器元件6或在距连接器元件6一定距离内,如图57A所示。
图57B示出了根据本公开的施用器1的实施例,其包括用于支撑输送管2的插入引导件32,其中,该插入引导件是可缩回的外骨骼。上图中示出可缩回外骨骼具有输送管,而下图中无输送管。
刚性外骨骼可以安装在输送管的外侧,并且包括保持器,例如U形箍,以确保输送管的远端附接到框架,例如通过将箍放置在施用器端头的正好后面。因此,保持器或U形箍可以保持管和插入引导件的组装,并防止外骨骼意外脱落或与柔性管意外分离。如图57B所示,在插入期间,外骨骼可以通过用户推动手柄32.1而将施用器端头和柔性管朝远侧方向向前推动。
一旦远端或施用器端头被转移到机器人器械并因此与机器人臂接触,外骨骼就可被向后拉以释放管,使得其在机器人器械的操纵期间自由弯曲且无应力。U形箍可以沿着输送管轴向滑动,从而相对于管或套管针移动。此外,箍可以充当端部止动件,使得外骨骼只能被拉回,直到撞击连接器元件6。这可以有利于插入引导件的重新引入。例如,如果施用器在外科手术期间被移除并稍后再次插入,则外骨骼可以容易地再次被向前推至输送管的前部位置或远端。
图58示出了根据本公开的施用器1的实施例,其包括用于支撑输送管2的插入引导件32,其中,插入引导件是可缩回的外管,即同心地围绕输送管并在轴向方向上可滑动的管。图58A示出了具有输送管(上图)和不具有输送管(下图)的可缩回外管,并且图58B示出了当被插入套管针31时具有可缩回外管的施用器。
例如,外管可以是安装在柔性输送管上的薄壁管。因此,具有施用器端头和管的远端的组件可以在通过外管的插入期间在远侧方向上向前推动,如图58A所示。
一旦远端或施用器端头被转移到机器人器械并因此与机器人臂接触,则可以向后拉动外管以释放管,使得其在机器人器械的操纵期间自由弯曲且无应力。该管可以通过位于外管上的手柄32.1沿着管的轴向方向可滑动地推进和向后拉动,从而允许用户将其来回滑动。
外管的近侧部段可以被切开,例如切开以形成半管,如图58A的下部最清晰所示。这可以有利于柔性输送管在被缩回时可以在套管针入口处偏转或屈曲到一边。切割部段的长度可以优选地较短或者对应于套管针的长度,以确保外管和套管针之间的重叠,并且由此提供远侧部段的足够的硬度,如图58B所示。
在外科手术期间必须移除施用器并随后再次插入的情况下,可以通过再次将外管向前推至前部位置来使外管再次在远侧方向上被推进。
图59示出了根据本公开的施用器1的实施例,其包括用于支撑输送管2的插入引导件32,其中,该插入引导件是可缩回导丝。图59A以透视图和(B)以侧视图(上图)和截面视图(下图)示出了导丝。
导丝可以在输送管2中的专用管腔16内来回移动。该管腔可以类似于图22中描述的管腔。当导丝位于输送管的远端中时,其可以在插入期间提供足够的硬度和刚度。当导丝被缩回以位于近端中时,远端在机器人器械的操纵期间将自由弯曲且无应力。导丝的推进和缩回可通过手柄32.1控制,如图59所示。
在外科手术期间施用器必须被移除并稍后再次插入的情况下,可以通过再次将导丝向前推至远侧位置来使导丝在远侧方向上被推进。
可控的物质释放
为了在选定部位实现精确、可靠和对用户友好的物质排出(例如用于腹内物质分配),物质释放有利地是由机器人臂控制的。这可以通过一个或多个致动器2.6实现,该致动器例如为阀的形式,并被配置成从输送管释放物质。
为了使机器人臂的运动更高效,一个或多个致动器优选位于用于输送管的空间操纵的施用器端头附近。因此,致动器优选位于远端、和/或在输送管的一个或多个刚性表面区域内、和/或在施用器端头上。例如,致动器2.6有利地位于刚性表面区域的开口2.5内,如图2所示。因此,在机器人臂已经通过刚性表面区域将远端定向到选定的目标部位之后,机器人臂仅需要进行较小的平移,并且机器人臂激活致动器以释放物质。致动器可以被配置成通过压力(例如由机器人臂施加)或者通过电流(例如由能量工具施加)来激活。在一个实施例中,致动器是以压敏按钮的形式提供的,例如位于施用器端头上,其中按钮被配置成在被按压时打开阀。致动器/按钮可以是对压力量敏感的(例如以逐步或连续的方式),使得阀基于向致动器/按钮施加的压力打开到一定程度。在另一个实施例中,致动器被配置成通过沿着管/施用器端头的纵向轴线拉动致动器和/或通过围绕纵向轴线旋转致动器来激活。这些实施例在图15中示出。
在本公开的实施例中,该远端包括一个或多个被配置成通过机器人臂从输送管释放物质的致动器。在另一个实施例中,该一个或多个致动器位于一个或多个刚性表面区域内,例如位于刚性表面区域的开口内。
在本公开的实施例中,至少一个致动器覆盖管和/或施用器端头的预定圆周部段,例如小于管和/或施用器端头9的圆周的180°,优选小于140°。这个实施例在图16(A)中示出。其优点在于,施用器以及施用器端头可以旋转,从而降低了机器人臂意外地激活致动器2.6的风险。在另一个实施例中,至少一个致动器覆盖管和/或施用器端头的圆周的至少180°。其优点在于,机器人臂可以激活致动器2.6,而不论施用器和致动器的旋转取向如何。该物质可以从施用器输送,而不需要相对于机器人臂正确地定向施用器。在另一个实施例中,在施用器端头和/或管的相对部分上设有两个致动器,每个致动器分别覆盖管和/或施用器端头的圆周的小于120°、优选小于90°的部分。其优点在于,施用器以及施用器端头可以旋转,从而降低了机器人臂意外地激活致动器2.6的风险。这在图16(B)中示出。在另一个实施例中,至少一个致动器覆盖管和/或施用器端头的圆周的360°,从而至少一个致动器围绕管和/或施用器端头的一部分。这在图16(C)中示出。为施用器端头提供围绕端头的整个圆周的致动器(例如压敏按钮)具有支持360°激活的优点,即,机器人臂可以激活致动器/按钮,而不管致动器是如何被抓握的。
该一个或多个致动器2.6可以是阀2.7的形式,或者与一个或多个阀结合,该阀例如使电子或手动控制的阀。因此,该施用器可以包括至少一个被配置成在打开时从输送管释放物质的阀。该阀可以由位于施用器上的致动器和/或外部致动器(例如脚踏板)控制。该致动器/按钮可以位于输送管的远端处,例如在刚性部段上、在施用器端头上或在外部装置(例如驱动单元)上。优选地,致动器/按钮被直接置于阀上方。有利地,至少一个阀由压力激活,例如来自机器人臂的手动压力。因此,通过按压致动器2.6,阀2.7被电子或手动地激活,从而打开并释放物质,例如如图5所示。因此,施用器可以包括至少一个被配置成打开和/或关闭至少一个阀的致动器。为了确保物质被高效地输送至远端并通过远端,该阀优选是单向阀。至少一个阀可以是压力激活阀,例如具有预定的打开压力阈值的阀。优选地,在超过预定的打开压力阈值时,该物质从施用器被分配。至少一个阀可以位于输送管中和/或施用器端头中。替代地,施用器不包括阀,而是其尺寸被设置成使得在低于某个压力阈值时物质被留存在施用器内。例如,这可以通过提供具有很小直径(例如2-4mm或更小)的较长输送管(例如大于30cm)来实现,由此输送管本身对管内的流体流动提供阻力。
为了提高施用器的简单性并减少电子控件和部件的数量,致动器有利地是手动控制阀。手动压力控制阀的一个示例是如图5所示的弹簧加载的止回阀2.7,其中弹簧力可以被配置成被机器人臂施加的压力克服。
在另一示例中,致动器2.6在被激活时不一定机械地激活阀2.7,而是可以向待激活的压力源(未示出)发送电信号,并且在物质上提供压力,该压力会克服弹簧加载的止回阀2.7的弹簧,使得弹簧加载的止回阀2.7打开,并且物质流出输送管2。
可以手动压力控制的单向阀的另一个示例是弹性体单向阀,例如鸭嘴阀和十字缝阀。
手动压力控制阀的一个示例是如图6所示的鸭嘴阀2.7。鸭嘴阀由可弹性变形的材料制成,并且包括可变形的线性闭合件。在图6B-C中示出了处于未变形和关闭状态的鸭嘴阀的透视图。图6A示出了输送管2内的鸭嘴阀的一个实施例,其中在图中能够看到处于非变形状态的鸭嘴阀阻止从左向右的流动。如图6D所示,在鸭嘴阀弹性变形时(例如在平行于线性封闭件的压缩压力下),线性封闭件变形,由此阀打开并允许流体在图中从左向右流动。图6E-F示出了处于变形的打开状态的鸭嘴阀的一个实施例的近视透视图。
因此,可以使用包括任何数量和取向的可变形封闭件的弹性体阀。但是,为了确保精确的致动,阀的打开通过明确限定的压力取向实现的弹性体阀是优选的。对于鸭嘴阀,只有在与线性闭合件平行地施加压缩压力时,才会获得阀的打开。
十字缝阀与鸭嘴阀类似,但是包括两个可变形的线性闭合件,这些线性闭合件处于彼此垂直的取向。因此,在平行于任何线性闭合件施加压缩压力时,可以获得阀的打开。这样的优点是,对于机器人抓取臂,可以在至少两个位置使该阀致动。
在另外的实施例中,该一个或多个致动器是一个或多个阀。在另外的实施例中,该一个或多个阀是压力激活阀。在另外的实施例中,该一个或多个阀选自由单向阀、弹性体单向阀、鸭嘴阀、十字缝阀和弹簧加载的止回阀所组成的组。
可控的物质释放-抓握部段
抓握部段29可包括激活部段29.3,其位于抓握部段29.1的纵向或轴向延伸中,如图48和49所示。激活部段可包括致动器2.6或传输单元27,使得施用器端头被配置成通过被配置成经受机器人臂的预定力的激活部段,由机器人臂从输送管可控地释放物质。
为了减小抓握部段的尺寸,例如减小到30-35mm之间的短长度(L),激活区域可以与抓握部段组合并重合,如图48A所示。因此,抓握部段可以被配置为既有助于坚固抓握以进行空间操纵,又提供单独的激活信号。例如,抓握部段可以被机器人臂或器械夹爪以不同的抓握力触摸和夹紧,其可以由组合的抓握和激活部段来检测。不同的抓握力可以通过包括电子或机电开关、压敏膜或光学压力传感器的抓握部段来检测。
在一定的压力下,信号被传输到驱动系统,并且止血剂通过端头喷嘴输送。因此,在该端头中还有用于抓紧而不激活驱动系统的空间,因此外科医生可以用一个器械将端头导航到期望位置用于输送并用另一器械启动激活。可以平衡激活区域和向驱动系统提供信号所需的力。由此可以用一定的力将端头抓紧在激活区域上,从而可以在不激活的情况下将其移动。一旦外科医生施加完全夹紧力,激活区域就会超过阈值,并且信号会传输到驱动系统。因此,仅一个器械即可导航端头和激活。
在本公开的实施例中,激活部段位于抓握部段的轴向延伸中。在另一实施例中,激活部段与抓握部段重合。在进一步的实施例中,激活部段被配置为当超过预定力时激活物质释放机构。
替代地,抓握部段的尺寸可被设计成在轴向延伸中包括一个或多个单独的抓握部段和激活部段,其中,不同的部段可被配置成经受机器人臂的不同的预定力,如图48B-F所示。
可控的物质释放-喷嘴
施用器端头包括用于分配物质的喷嘴,并且喷嘴29.2可以被包括在抓握部段2内,如图46A所示。因此,喷嘴是形成从输送管和施用器端头的内部流动路径到施用器端头的最远端的过渡部的几何形状。喷嘴的外部几何形状优选是倒圆的,例如球形或椭圆形,如图46A所示,以形成平滑表面,从而在端头被推动抵靠组织、器官或肠道的情况下将患者受伤的风险降至最低。
在本公开的实施例中,喷嘴的形状选自以下的组:圆锥形、球形钝圆锥形、双圆锥形、正切尖顶形、椭圆形、抛物线形。
喷嘴几何形状29.2包括喷嘴开口和喷嘴管腔(h),如图46A所示。因此,喷嘴管腔形成从输送管2延伸的物质流动路径的一部分。从输送管的管腔到喷嘴开口的物质流动路径的几何形状,包括喷嘴几何形状,以及待分配的物质的性质,决定了由当分配的物质沉积在例如组织基底上时分配的物质的几何形状或轮廓。特别地,喷嘴几何形状可以影响分配速率、分配角度和覆盖程度。
分配的物质的几何形状对于分配的止血剂尤为重要,因为它决定了止血剂的粘附程度、覆盖区域的能力以及止血剂的功效。例如,止血剂经常需要被施用在体内的倾斜表面上,例如在倾斜的组织表面上。因此,喷嘴有利地被配置为以预定的几何形状排出物质,优选地包含止血剂的物质,这可以提供改进的覆盖和粘附。在本公开的实施例中,施用器端头和/或抓握部段包括在端头远端处的喷嘴,其中,该喷嘴被配置成以预定几何形状排出物质。
施用器可以包括具有圆柱形开口的喷嘴29.2。因此,挤出的止血剂(例如糊剂)的轮廓将呈现圆柱形开口的形状,导致圆柱形糊剂4轮廓,如图50A中的截面视图和图51A的透视图所示。圆柱形轮廓与体表的接触面积相对较小,因此将容易脱落,如图50A所示。外科医生可以尝试将止血剂涂抹到出血处表面以实现改善的粘附,但由于出血的位置和类型,这可能很难实现。
为了提供改进的粘附,喷嘴29.2可以被配置成通过具有至少一个非圆柱形喷嘴开口来排出具有非圆柱形轮廓的物质4。有利地,喷嘴开口被成形为以具有较低的重心并具有比截面中的高度宽的区域的图案排出物质4,如图50B-C中的截面视图和图51B中的透视图所示。例如,喷嘴开口可以包括一系列圆柱形开口,如图50B-C所示,或相对矩形的开口,如图50B中的截面视图和图51B中的透视图所示。喷嘴开口还可被配置成提供不规则的轮廓,使得排出和沉积的物质具有不规则的轮廓,如图50C中的不规则轮廓所示。例如,从远端透视图看去的喷嘴开口几何形状可以是凸形的和/或凹形倾斜的(如图52A所示),或者是波纹形的(如图52B所示)。不规则轮廓可以进一步改进粘附。
在本公开的实施例中,喷嘴被配置成以选自以下的组的预定几何形状排出物质:圆柱体、平面和波纹状平面。在进一步的实施例中,喷嘴开口的截面形状选自以下的组:圆形、菱形、矩形、弯曲矩形、凹矩形。
为了进一步改善分配角度,喷嘴开口可以具有发散几何形状,例如喷嘴开口29.2可以是锥形喷嘴中的狭缝,如例如图48所示,从而提供更大的分配角度,如图51B所示。
因此,喷嘴几何形状被配置为提供覆盖图案,其覆盖比具有圆柱形开口的喷嘴大得多的表面区域。例如,非圆柱形喷嘴开口可以覆盖比圆柱形喷嘴开口大3.7倍的表面区域,如图50B所示。因此,喷嘴几何形状提供具有改善的粘附的糊剂轮廓,因为沉积的糊剂轮廓相对较宽且较低,因此与出血部位接触的表面区域相对于施用的止血剂的质量的比率为高,并且因此与圆柱形喷嘴开口相比,分配的糊剂的重心靠近出血部位的表面。
适于以较低重心沉积物质4的喷嘴开口还具有在分配的物质内提供增强的发泡效果的优点。发泡效果如图51所示,并且与当物质离开喷嘴开口时的压降相关。因此,输送管内的高压在释放时在物质内产生发泡效果,因为当止血剂离开输送管内的高压环境时会发生从高压环境到低压环境的快速转变。对于重心较低的物质,由于从喷嘴沉积的止血剂层平坦且薄(图51B),因此与圆柱形物质(51A)相比,膜内捕获的气泡到表面的行进距离较短,因此发泡效果会更强。
发泡效果还取决于输送管的尺寸。对于内径小于2mm的输送管,施加到输送管以分配糊剂的力通常在100N以上。力将越小,内径越大,并且对于约3.8mm的内径,分配相应的糊剂力可以为约30N,并且发泡效果可以忽略不计。
发泡是有利的,因为其与增加的分配角度相关,进一步增加覆盖并改善粘附。在分配的物质中发泡是进一步有利的,因为起泡止血剂中的空腔数量产生了更大的内表面积,同时相应增加了血小板可以粘附并开始止血的部位的数量。
为了改善发泡效果,喷嘴几何形状29.2可适于增强压降。这可以例如通过具有低于1.0mm的高度(h)和/或低于3.5mm的喷嘴长度(l)的喷嘴开口来获得,如图46A所示。此外,喷嘴开口或管腔可以被配置为朝向远端发散,例如如图52A和54D所示。
在本公开的实施例中,喷嘴开口的高度在0.5-1.0mm之间,例如0.6、0.7、0.8或0.9mm。在进一步的实施例中,喷嘴管腔的长度在2.0-3.5mm之间,例如2.2、2.5、2.7或3mm。在另外的实施例中,喷嘴开口朝向远端发散。
施用器可适于包括不同的喷嘴几何形状,其中,不同的喷嘴几何形状可被拆卸和附接。因此,施用器可包括接口,其有利于通过释放和附接机构(例如,卡扣配置或磁力)对于同一输送管在不同的喷嘴单元之间进行切换。例如,喷嘴29.2可以是可拆卸地附接的元件,如图54所示,使得可以应用相同的施用器来针对不同的力和出血类型(例如广域覆盖、点覆盖、线覆盖)提供不同的止血剂4轮廓。为了便于不同喷嘴单元29.2之间的切换,喷嘴单元和施用器端头9或抓握部段29之间的连接可以是邻接的和突变的(图54A和D),或者是渐进的(图54B和C)。
在本公开的实施例中,喷嘴单元和抓握部段之间的连接是突变的或渐进的,和/或被配置成可拆卸。
反馈机构
有利地,该施用器被配置成提供反馈,例如关于施加到致动器/压敏按钮上的压力的反馈、或者关于输送管中的剩余物质的体积的反馈。该反馈可以通过将各种传感器集成到施用器中来提供。该施用器可以包括用于感测输送管中的压力的第一压力传感器。可以通过有线或无线方式将压力传送给用户,例如外科医生。
在实施例中,该施用器包括用于感测施加到致动器/压敏按钮上的压力的第二压力传感器。例如,第二压力传感器可以是优选设置在致动器下方的电阻膜压力传感器和/或力敏电阻器和/或重量传感器。因此,该施用器可以包括至少一个覆盖施用器端头的一部分的压敏按钮,其中用于感测施加到致动器上的压力的第二压力传感器集成在按钮中或者放置在按钮下面。施用器还可以包括用于指示施加到至少一个致动器/压敏按钮的压力的压力指示灯。压力指示灯可以位于施用器端头内或施用器端头上,如图19-20所示。在一个实施例中,压力指示灯被设置为沿着施用器端头的圆周定位的圆形带,如图19所示。有利地,压力指示灯被配置成:
-在施加的压力低于预定的第一阈值时,显示第一颜色的光,例如绿色;并且
-在施加的压力高于预定的第二阈值时,显示第二颜色的光,例如红色。
该压力指示灯还可以被配置成当施加的压力在预定的第一阈值与第二阈值之间时显示第三颜色的光,例如黄色。很容易想到用于通过压力指示灯来指示压力的其它替代的光或声音装置。
该施用器还可以包括被配置成指示施用器中的物质的剩余体积的状态指示器,该状态指示器例如是发光二极管形式。例如,状态指示器可以包括四个发光二极管(例如LED),例如,其中两个发光二极管指示相对于所容纳的物质的初始体积的50%剩余体积,而三个发光二极管会指示75%剩余体积。这在图25中示出。状态指示器可以位于施用器的任何部分上,例如在驱动单元、输送管和/或施用器端头上。因此,施用器端头可以包括被配置成指示输送管中的物质的剩余体积的状态指示器,该状态指示器例如是发光二极管的形式。根据施用器中所包含的物质的类型,可以使用多种方法来估计施用器中(即,在输送管和/或流体源中)的物质的剩余体积。下面解释其中的一些方法。很容易想到用于指示施用器中的剩余物质体积的其它替代的光或声音装置。替代地,状态指示器可以仅包括一个灯,其例如在只有25%的物质留在施用器中时被点亮。
在一些实施例中,腹腔镜施用器包括注射器(例如医疗注射器)形式的流体源,其中注射器包括用于保持流体的筒和用于将流体推出注射器的柱塞。该注射器可以填充有用于将物质推出输送管的流体,例如盐溶液或气体,或者该注射器可以填充有待分配的物质。在实施例中,施用器还包括被配置成确定注射器的柱塞的位置的第二位置传感器。这可以通过给柱塞提供磁体来实现,其中第二位置传感器是被配置成检测磁体的存在的磁性传感器。柱塞的位置可用于估计注射器的筒内的流体/物质的剩余体积,和/或该位置可用于估计输送管内的物质的剩余体积。因此,施用器可以包括至少一个流体源,该流体源包括筒中的柱塞,其中柱塞的位置用于估计输送管中的物质的剩余体积,其中剩余体积由状态指示器指示,该状态指示器优选位于远端/端头处。替代地,第二位置传感器可以是光学传感器。
在其它实施例中,腹腔镜施用器包括止血粉末,该止血粉末例如被包含在输送管中。在这种情况下,施用器可以包括可变速率进料器,例如螺旋输送机,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。为了确定粉末的剩余体积,施用器可以包括被配置成确定可变速率进料器的位置的第一位置传感器,因为该位置可以与粉末的剩余体积相关。该可变速率进料器可以设有磁体,其中第一位置传感器是被配置成检测磁体的存在的磁性传感器。替代地,第一位置传感器可以是光学传感器。
在又另一实施例中,该施用器包括被配置成将止血粉末从输送管中抖出的振动装置,例如超声振动装置。在这种情况下,该施用器还可以包括被配置成在振动装置被激活/振动时测量经过的时间的时钟。该经过的时间可以用来估计输送管中的止血粉末的剩余体积。
因此,该剩余体积可以由第一位置传感器、第二位置传感器、时钟和/或其组合来确定。
根据另一个实施例,输送管包括一个或多个被配置成感测穿过输送管的预定波长范围的光的光敏传感器,其中:
-该输送管包括位于一个或多个光敏传感器的对面的光源;和/或
-该输送管对于波长范围的至少一部分是透明的。
在一个实施例中,该一个或多个光敏传感器位于输送管的远侧部分处。在另一个实施例中,该输送管包括至少两个光敏传感器,其中第一传感器位于管的远侧部分处,第二传感器位于与第一光敏传感器不同的位置,例如更远离远侧部分。该一个或多个光敏传感器可用于提供管中是否有任何剩余物质的指示,和/或它们可用于估计管中的物质的剩余体积。
压力源
物质从施用器中的释放意味着被保持在管中的物质通过输送管被推至远端和端头,该物质在该远端和端头处被驱排和分配。在物质是糊剂的情况下,优选利用压力源8为分配糊剂提供驱动力。压力源优选被配置成对输送管加压和/或对流体源加压。被保持在输送管内的物质优选至少在糊剂即将被排出之前被加压。在一些实施例中,施用器形成加压系统,其中输送管中的物质被加压。在激活阀时(例如通过致动器或按钮),压力被释放,由此物质被分配。在其它实施例中,该系统(施用器)不是预先加压的。而是,一旦致动器被激活(例如通过从致动器向压力源发送电信号)时就施加压力。第一类型的实施例(即,加压的施用器)的一个优点是,阀的激活与物质的分配之间的延迟较少。
在医疗物质是粉末(例如止血粉末)的情况下,不一定需要压力源,因为可以通过其它方式从施用器排出粉末。在这种情况下,作为压力源的替代或补充,施用器可以包括可变速率进料器,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。替代地,施用器可以包括用于将粉末从施用器中抖出的振动装置。
例如,压力源可以是前进通过输送管(例如通过使用活塞、弹簧力和/或触发器进行直线平移)的固体触针,其中可以通过手动或电子控制方式激活活塞或触发器。中间压力源的示例包括流体源7,该流体源包括液体(例如盐溶液或待分配的医疗糊剂或气体(例如空气、一氧化二氮或二氧化碳),其中当压力源对流体源施加力时,该液体或气体被推动前进通过输送管,如图7所示。压力源可以包括弹簧、气体和/或活塞,其中压力源被配置成对至少一个流体源施加压力。在这种情况下,可以通过手动或电子控制方式激活活塞、弹簧和/或触发器。有利地,该流体源包括不可压缩的液体,以实现更高效的压力传递。
在本公开的实施例中,该施用器还包括一个或多个压力源。在另一个实施例中,该压力源选自由被配置成平移通过输送管的固体触针、驱动机构(例如具有活塞的马达)、泵和/或加压流体源所组成的组。
在一个实施例中,压力源是驱动机构,例如马达,该驱动机构包括至少一个被配置成对至少一个流体源施加压力的活塞。该马达可以是机械马达或电动马达。施用器可以包括致动器,该致动器被配置成在激活时向驱动机构发送电信号,由此,在接收到该电信号时,驱动机构对至少一个流体源施加压力,使得物质从施用器被分配。
在另一个实施例中,驱动机构包括两个活塞,其中第一活塞被配置成对第一流体源施加第一压力,第二活塞被配置成对第二流体源施加第二压力。这个实施例在图30中示出。在这种情况下,驱动机构还可以包括被配置成在操作第一活塞和/或第二活塞之间切换的切换机构,例如齿轮机构。替代地,驱动机构可以驱动两个活塞以同时分配两种物质。例如,如果该两种物质对于实现期望的反应都是必要的,则这是有利的。例如,这可能是凝血酶和纤维蛋白原的情况。优选地,驱动机构还包括被配置成控制选定的活塞的方向(向前或向后)的方向控件。向后方向将能够实现从手术部位抽吸物质(例如血液),以允许外科医生更好地决定该做什么。
为了确保可再现和对用户友好的物质分配,压力源优选被配置成输送预定压力和/或可控压力。例如,压力源可以是加压的流体源,例如包括预先建立的正压的流体容器,从而当在流体容器中形成开口时,流体源被推动通过由建立的压力限定的开口。
预先建立的正压可以通过由推进剂8.1加压的流体源7获得,该推进剂8.1例如是气体推进剂,正如已知的从食品喷射分配器喷出的气体推进剂,例如喷射奶油。图8和图10A示出了包含有气体推进剂8.1的流体源7的实施例。当在施用器2与压力源8之间形成流体连接时,推进剂压力可以被释放,并且流体源被推动前进到输送管中。
替代地,压力源可以包括与流体源物理连通的弹簧加载的元件。在弹簧加载的元件被释放时,该元件充当推动流体源前进到输送管中的推进剂8.1,如图9A所示。
替代地,压力源可以包括可移动的活塞,例如如图9B所示的手动驱动活塞、或者如图10B所示的机械或电子驱动活塞。在这两个实施例中,活塞充当推进剂8.1,并且可以基于活塞的运动产生预定的压力。
替代地,压力源8可以是包含在可膨胀的球囊或囊袋中的流体源7,如图11所示。当在施用器2与压力源8之间形成流体连接时,膨胀的球囊将弹性收缩或溃缩,从而向包含在输送管中的物质施加压力,由此该物质被加压。
在本公开的一个实施例中,压力源被配置成输送预定的压力。在本公开的另一个实施例中,压力源包括选自由弹簧加载的元件、气体推进剂、可膨胀的球囊或囊袋和/或可移动的活塞(例如电驱动活塞或手动驱动活塞)所组成的组的推进剂。
流体源
优选地,施用器包括至少一个用于保持流体的流体源,该流体源与输送管流体连通(例如参见图7或图12-13)。流体源可以充当中间压力源,即,将压力从压力源传递至输送管内的物质的部件。因此,流体源不需要包含待分配的物质,而是可以包含惰性流体,例如盐溶液或气体。在一个实施例中,流体源包括液体,例如盐溶液。在另一个实施例中,流体源包括选自由CO2(二氧化碳)、N2(分子氮)、N2O(一氧化二氮)和空气所组成的组的气体。但是,流体源也可以包含待分配的物质,例如医疗物质(例如医疗糊剂),从而物质包含在流体源和/或输送管中。在一个实施例中,输送管和至少一个流体源包含以液体、糊剂或粉末形式提供的相同物质。因此,流体源构成物质储存器24。
该施用器还可以包括至少两个流体源,如图30所示。这样的优点是,每个流体源可以包含特定类型的物质,由此多种不同的物质可以由施用器分配和/或抽取。
驱动单元
该施用器还可以包括驱动单元,该驱动单元用于保持:
-至少一个用于保持流体的流体源,该流体源与输送管流体连接;和/或
-至少一个压力源,该压力源被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
最简单的形式的驱动单元可以构成用于保持流体源和/或用于保持压力源的壳体。但是,驱动单元还可以包括另外的更高级的特征,这将在本节中进一步详细解释。将驱动单元作为与腹腔镜施用器的其余部分分开的部件提供的优点在于,这实现了模块化设计,其中驱动单元可以重复使用多次,而输送管和流体源可以在每次使用后被丢弃。图14示出了如何将输送管和流体源(在此为注射器)插入到驱动单元中(可选地通过连接器实现)。图18示出了驱动单元的另一个透视图,其中流体源已被插入。驱动单元优选被配置成对流体源施加压力(例如通过驱动机构,该驱动机构例如是马达和活塞),使得该驱动单元被配置成提供用于将物质从施用器驱出的驱动力。例如,流体源可以是医疗注射器或包括柱塞的另一种容器,其中驱动单元包括被配置成对柱塞施加力的活塞。在这种情况下,驱动单元可以类似地被配置成抽回柱塞,以将物质抽取到施用器中。
施用器可以设有被配置成在两种模式(打开/关闭)之间切换的安全机构,其中“关闭模式”意味着不能从施用器释放任何物质,而“打开模式”意味着能够释放物质。安全机构可以位于输送管、施用器端头或驱动单元上。施用器还可以包括被配置成控制将从施用器释放的物质的流动速率的流量控制器。流量控制器可以位于驱动单元中,并且驱动单元的外部可以设有被配置成调节流动速率(例如通过转动按钮来调节)的按钮或电位计。
驱动单元-控制
如上所述,施用器可以包括用于向输送管施加压力的压力源,并且压力源可以包括流体源和用于排出流体的活塞驱动机构。因此,用于分配物质的驱动机构可以是来自注射器或储存器容器室的柱塞,包括流体源,其被排出使得其在输送管内推动止血剂。
压力源的驱动机构可以是机械控制的驱动机构,也可以是马达控制或电控的驱动机构。驱动机构控制分配的激活,即开始、停止、暂停或中止,当激活分配时,止血剂行进通过输送管并进入分配喷嘴,用于施用到出血部位表面。
当停止、暂停或中止驱动机构时,存在由于时间延迟(例如阀的激活和物质的分配之间的延迟)而继续分配物质的风险。此外,存在延迟的风险,因为包括压力源和流体源的输送管基于粘性摩擦和流体动力学会形成液压系统。因此,在驱动系统被停止、暂停或中止后,可能会出现止血剂流出的情况。这是由于在柱塞停止移动后液压系统中的压力和止血剂继续扩张造成的。
为了最小化或消除延迟,驱动机构可以包括可缩回活塞,例如自动可缩回活塞。通过活塞的缩回,驱动机构为止血剂产生空间以扩张到注射器或储存器容器中而不是通过喷嘴扩张出来并产生通过端头的不希望的流出。具体来说,驱动系统拉回激活活塞从而允许注射器或储存器容器室内的柱塞(橡胶塞)缩回会产生进行扩张的体积。可缩回活塞可以例如通过机械触发机构或通过电驱动的驱动单元来获得。
在本公开的实施例中,该施用器包括被配置成用于向输送管的内部施加压力的压力源,包括活塞驱动机构,其中,该活塞被配置成可缩回。
套件
根据本公开的施用器可以作为用于腹腔镜手术的套件的一部分提供,尤其是作为适合于机器人辅助手术的套件。优选地,该套件是用于腹腔镜手术的医疗物质套件,例如止血基质套件。该套件优选包括施用器、一个或多个压力源,以及可选的注射器,该注射器被配置成填充有医疗物质,例如止血物质,例如止血糊剂。优选地,注射器预先填充有物质,从而其构成物质储存器24。可选地,施用器可以作为套件的单独部分提供,例如作为输送管和施用器端头,这些部分在组装时形成第一方面的施用器。
套件还可以可选地进一步包括一个或多个物质储存器24,该物质储存器24用于在使用前装载或装填输送管。例如,物质储存器可以是注射器,该注射器被配置成填充有物质,并且被配置成形成与施用器的输送管的流体连接,例如经由连接器6连接至输送管的近侧开口,或者经由辅助连接器元件25连接至输送管的远侧开口。
为了减少部件的数量并简化组装,套件可以包括施用器和压力源8,该压力源8易于组装,并且在组装时被配置成在压力下输送物质。例如,压力源可以是储气瓶8.2,该储气瓶8.2被配置成形成与施用器的输送管(例如输送管的近侧开口)的流体连接,如图38和40所示。
为了进一步简化组装,一个或多个压力源8可以集成到施用器中。例如,压力源可以以位于近端处的弹簧8.3的形式集成到输送管中,其中弹簧能量是预先储存的和/或在向输送管中装载物质时储存的,如图38所示。
本公开的第三方面涉及一种套件,该套件包括根据第一方面的施用器或根据第二方面的施用器端头、一个或多个压力源、以及可选的一个或多个物质储存器。例如,物质储存器可以是一个或多个注射器,该注射器被配置成填充有物质,并被配置成形成与输送管(例如输送管的远侧开口)的流体连接。
该套件的优点在于,所有部件都可以手动地组装和操作,并且所有部件都是在使用后可弃置性的,并适于一次性使用。
替代地,该套件可以包括适于多次使用的部件,以获得更加可重现和可持续的施用器设计。例如,施用器可以被组装成可重复使用的单元或保持器,其可以包括可重复使用的活塞或马达形式的压力源8。
为了进一步增加可持续影响,可以向驱动单元重新填充物质4或流体源7。因此,该套件可选地包括一个或多个物质储存器24或流体源储存器,其中该流体源储存器被配置成可分离地附接至驱动单元内的流体源。
根据一个实施例,该套件包括根据第一方面的腹腔镜施用器、以及用于保持至少一个用于保持流体的流体源的驱动单元,该流体源与输送管流体连接;和/或用于保持至少一个压力源,例如马达,其被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
该套件还可以包括至少一个用于保持流体的流体源,该流体源与输送管流体连通。在一个实施例中,流体源是具有柱塞的注射器,其中驱动单元还包括被配置成确定柱塞的位置的位置传感器。
该套件还可以包括至少一个压力源,该压力源被配置成向至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
该套件中的驱动单元可以被配置成保持至少两个流体源,例如至少两个注射器。这样的一个优点是可以从施用器中分配两种不同的物质。替代地,至少两个注射器中的一个可用于从患者体内抽取物质,例如血液。
物质
本公开的施用器管优选被配置成分配物质。该物质可以是液体、糊剂或粉末的形式。例如,物质可以是医疗糊剂。术语“医疗糊剂”指包含生物活性剂的糊剂。生物活性剂的示例包括凝血酶或纤维蛋白原,它们又被称为止血剂。作为另一个示例,物质可以包括非生物粘合剂/胶,例如氰基丙烯酸酯或聚乙二醇水凝胶(PEG)。作为另一个示例,物质可以包括选自由氧化再生纤维素(OCR)、微孔多糖球和微纤维胶原所组成的组的材料。在物质是粉末的情况下,该粉末优选是包含粒径大于180微米的颗粒的止血粉末。粒径大于180微米意味着该颗粒具有良好的流动性,使得该颗粒很容易在一个区域上铺展。如果粉末是止血粉末,则这是特别有利的,因为尽快覆盖整个伤口以止血是很重要的。
“生物活性剂”被定义为提供一些能够在体内或体外表现出的药理作用(通常是有益的药理作用)的任何药剂、药物、化合物、物质组合物或混合物。因此,如果某种药剂与人体或动物体内的细胞组织相互作用或对其产生影响,则该药剂被认为是具有生物活性的。如本文中所用的这个术语还包括在个体中产生局部或全身效应的任何生理或药理活性物质。生物活性剂可以是蛋白质,例如酶。生物活性剂的其它示例包括但不限于包含寡糖、多糖、可选糖基化的肽、可选糖基化的多肽、寡核苷酸、多核苷酸、脂质、脂肪酸、脂肪酸酯和次级代谢物或由这些物质组成的药剂。其可以用于与个体(例如人或任何其它动物)的治疗相关的预防、治疗用途。如本文中所用的术语“生物活性剂”不包括细胞,例如真核或原核细胞。
根据本公开的“糊剂(paste)”具有可延展的类似于油灰的稠度,例如牙膏。糊剂是粉状固体/粉末形式的固体与液体的粘稠流体混合物。糊剂是一种在受到足够大的负荷或应力之前表现为固体而在受到足够大的负荷或应力时像流体一样流动的物质,即,糊剂是可流动的。在施用时,可流动的材料能够高效地顺应不规则的表面。糊剂通常由颗粒材料在背景流体中的悬浮物组成。各个颗粒像沙滩上的沙子一样挤在一起,形成无序、玻璃状或无定形的结构,使得糊剂具有固体状的特征。正是这种“挤在一起”的特点赋予了糊剂一些最不寻常的特性;这导致糊剂表示出易碎物质的特性。糊剂不是凝胶/胶冻。“浆料”是粉末状/粉碎的固体与液体(例如水)的流体混合物。浆料在某些方面表现得像粘稠的流体,在重力作用下流动,如果不太稠的话能够被泵送。浆料在功能上可以被认为是一种稀薄的水性糊剂,但是浆料通常比糊剂含有更多的水。基本上不溶于水的粉末颗粒(例如交联的明胶颗粒)在与水性介质混合时会形成糊剂。
“凝胶”是一种可能具有从柔软、脆弱到坚硬、坚韧的性质的固态胶状物质。凝胶被定义为基本上稀释的交联体系,其在稳态时不表现出流动特性。按重量计,凝胶大部分是液体,但是由于液体中的三维交联网络,它们表现得像固体一样。正是流体中的交联为凝胶赋予了结构(硬度)和粘性(稠度)。这样,凝胶是液体分子在固体中的分散体,其中固体是连续相,而液体是不连续相。凝胶不是糊剂或浆料。例如,非交联明胶是可溶的,并且在与水性介质(例如水)接触时形成凝胶。
对于将从注射器和施用器管中排出的医疗糊剂,在受到适用于注射器的力时,其应当是可流动的。因此,术语“可流动糊剂”指具有在受到适合于注射器的力时促进稳定流动的粘度的糊剂。可流动糊剂的一个示例是当在30℃和65-75%的相对湿度下测量时粘度在500-3500Pa·s之间的糊剂。在本公开的一个实施例中,糊剂是可流动的。
形成医疗糊剂(例如可流动医疗糊剂)需要将生物活性剂与糊剂或糊剂形成材料混合。一般情况下,生物活性剂是以固体和干燥状态(例如粉末形式)储存的,这有助于活性剂的稳定储存,并且具有通过将生物活性剂与稀释剂以可调节的比例混合而实现的灵活浓度。因此,对于将通过注射器注射给药的生物活性剂,必须首先将固体生物活性剂重构。因此,形成医疗糊剂通常需要以下步骤:将固体生物活性剂与液体或稀释剂混合以重构生物活性剂,随后将重构的生物活性剂与糊剂形成材料混合,该糊剂形成材料也可以被称为“糊剂前体”。该生物活性剂可以是止血剂,例如凝血酶或纤维蛋白原。
术语“糊剂形成材料”指用于从液相(例如重构的生物活性剂)形成糊剂的材料。因此,糊剂形成材料也可以被称为用于形成糊剂的前体材料。
重构的生物活性剂是通过将生物活性剂与低粘度液体(例如无菌水或盐水)混合而获得的,从而确保均匀的重构。因此,重构的生物活性剂是低粘度的液体。通过添加糊剂形成材料能够从重构的生物活性剂获得糊剂,该糊剂形成材料内在地提高粘度。
物质装载
如前文所述,在使用之前,例如在将施用器插入套管针端口之前,施用器的输送管可以预先填充有物质(例如医疗流体、糊剂或粉末)。替代地,输送管可以被配置成在插入套管针端口后填充物质,例如在施用之前立即填充或在施用物质期间连续填充。
近侧装载
在第一优选实施例中,输送管的填充是通过输送管的近端2.1进行的,外科医生或助手在手术期间能够接触到该近端,如图1所示。输送管的填充有利地使用在注射器筒内包含物质4的单独的注射器来完成,其中该注射器可以预填充有物质,或者被配置成从物质源(例如医疗流体源)抽吸物质,例如如图12-14所示。因此,包含物质4的容器或注射器可以被称为物质储存器24。为了便于以最少的物质浪费进行安全和精确的填充,近端2.1有利地包括一个或多个用于可分离地附接流体源(例如预填充有物质的注射器)的连接器6。连接器的一个示例是用于附接注射器的鲁尔锁、或用于附接物质储存器或流体容器的压缩接头或粘合接头。替代地,输送管和流体源(例如注射器)可以在不使用连接器的情况下附接。
在本公开的实施例中,输送管和至少一个流体源包含相同的物质,或者被配置成包含相同的物质,例如包含止血剂的物质,该物质是以液体、糊剂或粉末的形式提供的,从而至少一个流体源构成第一物质储存器。
连续装载
除了被预填充并被配置成在被插入套管针端口后从近端填充或装载物质4之外,施用器有利地还被配置成在插入到套管针中时被连续装载。这可以通过被配置成从多个物质储存器24装载的施用器来实现。
图36示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器1包括第一物质储存器24.1和第二物质储存器24.2。因此,例如图14所示的注射器物质储存器24被集成的第一物质储存器24.1代替,该第一物质储存器24.1不同于单独的注射器,从而避免了单独的注射器和柱塞。集成的第一物质储存器可以包括用于保持物质的筒、以及限定第一物质储存器的塞件,该塞件还可以充当用于将物质推出筒的活塞。集成的第一物质储存器不限于具有常规的注射器尺寸,而是有利地具有比常规注射器更宽的直径和更短的长度。
在本公开的实施例中,第一物质储存器包括用于保持物质的筒和用于将物质推出筒的活塞。在另一个实施例中,该筒的直径是10-30mm,更优选是12-20mm,最优选是14-18mm。
第二物质储存器24.2能够通过辅助连接器元件25可分离地附接至第一物质储存器24.1,如图36-37所示。图37A示出了被附接的第二储存器,而图37B示出了第二储存器被分离时的情况。
为了在手术之前或手术期间从施用器分配物质,助手可以附接第二物质储存器24.2,可选地在施用器插入到套管针端口中的同时附接。该组件可以被配置成将物质(例如止血剂)从第二物质储存器转移到第一物质储存器中。例如,第二物质储存器可以被加压,并且辅助连接器元件可以包括便于转移的单向阀鲁尔锁。
在本公开的实施例中,施用器包括一个或多个第二物质储存器。在另一个实施例中,第一物质储存器和/或第二物质储存器是一次性的。
在本公开的实施例中,第二物质储存器通过至少一个辅助连接器元件可分离地附接至第一物质储存器。在另一个实施例中,连接器元件包括鲁尔锁、压缩接头或粘合接头。
然后可以通过激活输送管的远端2.2处的分配按钮或致动器2.6来分配物质。该致动器可以激活压力源的驱动机构,例如机械控制的驱动机构或马达控制的或电气控制的驱动机构。例如,压力源可以与图14所示的驱动单元10对应,其中该压力源是马达控制的推进活塞,该推进活塞可以对第一物质储存器24.1施加压力。由于第一物质储存器的直径较宽且长度较短,因此分配物质所需的力较小。因此,该压力也可以是由手动驱动的活塞施加的,因为启动需要较小的力。此外,第一物质储存器的尺寸使得很容易分配任何物质4,而不管其粘度如何。
辅助连接器元件可以被配置成避免从压力源回填第二物质储存器。这可以通过适于1)在第一物质储存器与第二物质储存器之间以及2)在第一物质储存器与输送管之间建立顺序的流体连接的辅助连接器元件来实现。因此,辅助连接器元件可以具有两种配置,这些配置可以通过单向阀获得。
在本公开的实施例中,辅助连接器元件被配置成1)在第一物质储存器与第二物质储存器以及2)在第一物质储存器与输送管之间建立顺序的流体连接。在另一个实施例中,辅助连接器元件适于具有在第一物质储存器与第二物质储存器之间提供流体通道的第一配置、以及在第一物质储存器与输送管之间提供流体通道的第二配置。在本公开的一个实施例中,辅助连接器元件包括至少一个单向阀。
因此,第一物质储存器可以由分离和附接任何多个另外的第二储存器的护士在任何时候重新填充。此外,为了简单和灵活的应用,储存器有利地是一次性的。例如,除了驱动单元之外的所有部件都可以是一次性的。
从上文能够看出,由于第一物质储存器的外形尺寸,包括第一物质储存器和第二物质储存器的施用器可以具有特别紧凑的设计,并且特别适合于高粘度和低粘度的物质,例如液体、糊剂和粉末。
连续装载可以应用于包括任何数量的物质储存器的施用器、以及用于物质混合物的施用器。例如,这可以应用于图30所示的实施例,其中输送管包括用于保持第一种物质的第一管腔和用于保持第二种物质的第二管腔,并且其中这两种物质在其被分配时或分配之前被混合。例如,施用器端头可以包括喷嘴,该喷嘴包括混合室。在这种情况下,一种物质可以是液体的形式,而另一种物质可以是将混合在液体中的粉末。这两种物质也可以是两种液体或两种糊剂、或者液体、糊剂和粉末的其它组合。图30的驱动机构包括两个活塞,其中第一活塞被配置成同时或有一定时间延迟地对两个不同的容器施加第一压力,以确保充分混合。
与图30类似,图41示出了本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器1包括两个第一物质储存器24.1和用于对这两个第一物质储存器加压的分离的驱动机构10。该驱动机构被示例为具有两个活塞的电驱动单元。
图42示出了图41的施用器,其中该两个第一物质储存器24.1通过止回阀25连接至该两个第二物质储存器24.2(被示为两个注射器)。(A)示出了使用注射器对第一储存器进行装载,(B)示出了施用器已被装载并且两个注射器被分离之后的情况,其中塞件限定第一物质储存器。
图43示出了图41-42的施用器,其中,在(A)中附接了用于对两个第一物质储存器24.1加压的可分离的驱动机构,而在(B)中驱动机构的活塞已经使塞件(stopper)平移,从而清空了两个第一物质储存器。
远侧装载
除了近侧装载之外,或者作为近侧装载的替代,施用器还可以被配置成从远侧装载。这可以进一步改善紧凑的设计,减少施用器的部件数量,并提供完全一次性的施用器。
图38A示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器被配置成从与位于近端2.1的压力源8相对的远端2.2装载物质4。这可以通过输送管的远端或端头来实现,该输送管包括用于形成与物质储存器的流体连通的可分离地附接的辅助连接器元件25(如图38B所示)以及流量控制元件26(如图38C所示)。流量控制元件例如可以是具有三种配置的三通阀:第一配置提供从远侧附接的物质储存器进入输送管的流体通道,第二配置不提供流体通道,从而输送管内的物质可以被加压,第三配置提供从输送管开始并从输送管的远端出来的流体通道。流量控制元件有利地被配置成建立相反方向的顺序流体连接,首先在1)物质储存器与输送管之间建立流体连接,然后在2)输送管与分离的物质储存器之间建立流体连接。
在本公开的实施例中,输送管被配置成从远端装载物质。在本公开的一个实施例中,输送管包括一个或多个用于物质储存器和/或流量控制元件的可分离地附接的连接器。
图39A示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器被配置成通过包含物质4的注射器形式的物质储存器24从远端2.2装载物质。施用器1包括压力源8,该压力源有利地是集成在输送管内的弹簧8.3,如图39A所示。注射器24通过辅助连接器元件25附接至输送管的远端2.2,该辅助连接器元件25可以是鲁尔锁连接器,如图39B所示。注射器内容物被转移至输送管,由此弹簧8.3被压缩,如图39C所示。因此,在装载输送管时,压力源被以弹簧能量的形式储存。替代地,可以通过预先压缩来预先储存弹簧能量,从而施用器提供预定的弹簧能量。然后可以分离该注射器和辅助连接器元件,并且流量控制元件26有助于输送管内的物质被弹簧力加压。施用器已准备好使用,并且可以如图39D所示地分配物质4,例如通过包含在流量控制元件内的致动器进行,如箭头所示。
本实施例提供了一种具有特别紧凑的设计和小外形尺寸的施用器。更有利的是,这个实施例提供了一次性使用的非电动且完全一次性的施用器。
在本公开的实施例中,至少一个压力源是弹簧,该弹簧被配置成对至少一个流体源和/或输送管内的物质施加压力。在另一个实施例中,弹簧能量是预先储存的,和/或其中弹簧能量是在装载输送管时被储存的。
作为弹簧8.3的替代或补充,压力源可以包括气压源,例如加压容器,例如储气瓶8.2。图40A示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器1被配置成通过物质储存器24从远端2.2装载物质,该物质储存器24是可以通过辅助连接器元件25附接至远端的注射器的形式。施用器还包括用于加压和分配物质的压力源8,该压力源8是储气瓶8.2的形式。在装载之后,分离注射器24和辅助连接器元件25,如图40B所示,并且通过施加的气压分配物质4,如图40C所示。因此,气体压力可以通过除了储气瓶之外的其它方式获得,例如从电动风箱、推进器、压缩机获得。
在本公开的一个实施例中,该至少一个压力源是被配置成对至少一个流体源和/或输送管内的物质施加压力的气体。在本公开的一个实施例中,气压源选自由储气瓶、电动风箱、推进器、压缩机以及其组合所组成的组。
止血粉末施用
根据一个实施例,该腹腔镜施用器被配置成通过外科机器人臂在选定部位分配止血粉末,其中该腹腔镜施用器包括:
-用于保持止血粉末的输送管;以及
-可变速率进料器,例如螺旋输送机,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。
止血粉末优选包含止血剂。止血粉末有利地包含具有大于180微米的粒径的颗粒。在一个实施例中,止血粉末包含平均粒径至少为275微米(例如平均为约300微米)的颗粒。此外,颗粒可以具有至少0.3克/立方厘米、更优选至少0.4克/立方厘米、进一步优选至少0.44克/立方厘米的堆积密度(tapped density)。例如,颗粒可以具有在0.3-1克/立方厘米范围内的堆积密度。在一个实施例中,可变速率进料器是螺旋输送机。这在图26中示出。在另一个实施例中,可变速率进料器是桨轮。施用器可以包括第一位置传感器,例如磁性传感器或光学传感器,该传感器被配置成确定螺旋输送机和/或桨轮的位置。第一位置传感器优选被配置成记录螺旋输送机和/或桨轮的每圈操作,并且根据旋转方向增加或减少圈数,从而能够确定螺旋输送机和/或桨轮的位置。如果使用处理器控制螺旋输送机和/或桨轮,则该处理器会知道旋转方向。替代地,第一位置传感器能够感测方向,例如利用两个彼此相邻的传感器来感测方向。螺旋输送机的位置(例如根据圈数确定)可用于确定输送管中的粉末的剩余量。
在另一个实施例中,用于通过外科机器人臂在选定部位分配止血粉末的腹腔镜施用器包括:
-保持止血粉末的输送管;
-位于输送管的远端的阀,其中该阀被配置成在预定的打开压力下打开;以及
-被配置成在阀打开时将止血粉末从输送管中抖出的振动装置,例如超声振动装置。
在图27-29中示出了包括振动装置的腹腔镜施用器。在施用器包括振动装置的情况下,该施用器还可以包括被配置成在振动装置被激活/振动时测量经过的时间的时钟。经过的时间可以用来估计输送管中的止血粉末的剩余体积。替代地,施用器可以包括上述的用于确定施用器中的物质的量的传感器之一。
腹腔镜施用器被配置成分配或抽取包含止血剂的物质,并且该物质可以是液体、糊剂或粉末的形式。由于粉末的流动特性,用于通过输送管将止血粉末输送至输送管外部的压力源或驱动机构有利地包括与压力源(例如气压源)结合的可变速率进料器(例如螺旋输送机)或振动装置的组合。
在医疗物质是粉末(例如止血粉末)的情况下,不一定需要压力源,因为可以通过其它方式从施用器中排出粉末。在这种情况下,作为压力源的替代或补充,施用器可以包括可变速率进料器,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。替代地,施用器可以包括用于将粉末从施用器中抖出的振动装置。但是,为了高效和精确地排出粉末,例如为了获得足够的流动特性和喷射角度,可变速率进料器有利地还包括压力源,例如气压源。
图31示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器1包括用于通过输送管输送粉末的气压源8。例如,该气压源是波纹管,该波纹管由电动活塞10.1激活,该电动活塞10.1例如是在水平方向上来回振动的活塞,如较大的双箭头所示。(A)示出了施用器的透视图,而(B)示出了施用器的截面图。压力源的驱动机构可以通过致动器2.6激活,该致动器2.6例如是向马达10.1发送电信号的电致动器,如图31A所示,由此从输送管的远端2.2分配粉末20。粉末可以预先填充到施用器中,或者从第二物质储存器24.2通过辅助连接器元件25供应,或者波纹管可以包括物质储存器,例如粉末储存器20,从而粉末与气压源同时输送,如图31B所示。
图32示出了本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末20的气压源8,其中该气压源8是通过电动推进器获得的,并且可选地包括气体入口。(A)示出了施用器的透视图,而(B)示出了施用器的截面图。压力源的驱动机构可以通过致动器2.6激活,该致动器2.6例如是向马达10.1发送电信号的电致动器,如图32A所示,由此从输送管的远端2.2分配粉末20。该粉末可以预先填充到施用器中,或者从第二物质储存器24.2通过辅助连接器元件25供应。
图33示出了本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的压力源,其中该压力源是位于远侧的活塞或致动器2.6,该活塞或致动器2.6具有用于建立与输送管的远端2.2的流体连通的孔口。位于远侧的活塞可以是电动活塞10.1,以在水平方向上来回振动,如大双箭头所示,由此从输送管的远端2.2分配粉末20。(A)示出了部分透视图,其中远端在插入的框架中被放大,(B)示出了截面图,其中远端在插入的框架中被放大。该粉末可以预先填充到施用器中,或者从第二物质储存器通过辅助连接器元件供应。
图34示出了本公开的施用器的一个实施例,其中该施用器包括用于通过输送管输送粉末的气压源,其中该气压源是从旋转桨轮或叶轮获得的。该叶轮还可以由储气瓶8.2结合气流控制阀(例如结合连接器6)来控制。因此,粉末进料可以通过叶轮的转速和储气瓶的供应来控制。该粉末可以预先填充到施用器中,或者从第一物质储存器或第二物质储存器24供应,该第一物质储存器或第二物质储存器24例如包含在叶轮内,如图34B中最清楚地所示。
在本公开的一个实施例中,该可变速率进料器还包括压力源,例如气压源,该压力源可选地选自由储气瓶、电动风箱、推进器、压缩机和其组合所组成的组。在本公开的一个实施例中,该可变速率给料器包括粉末储存器,其中该储存器可选地包括储存器进料控制器,例如可调节的储存器开口。
为了高效和精确地排出粉末,例如为了获得足够的流动特性和喷射角度,该气压源有利地提供减少气流的可能性,例如减少空气流量或减少空气体积,使得粉末的排出受到更多的控制,并且避免排出时的粉末湍流。这可以通过包括用于减少粉末输送部位的气流的限流元件的施用器来实现。
图35示出了本公开的施用器的一个实施例,其中施用器1包括用于通过输送管输送粉末的气压源8、以及用于减少粉末输送部位处的气流的另外的限流元件。例如,限流元件22可以是粉末20和气体必须通过的输送管内的格栅或狭缝元件,如图35A所示。替代地,限流元件22可以是如图35B所示的单独的气流通道,该气流通道与输送粉末20的螺旋输送机19平行地延伸。
在本公开的一个实施例中,该可变速率进料器包括一个或多个限流元件,例如格栅元件或单独的气流通道。
附图标记
1-腹腔镜施用器
2-输送管
2.1-近端
2.2-远端
2.3-可变形部段
2.4-刚性表面
2.5-刚性表面开口
2.6-致动器
2.7-阀
2.8-刚性部段
3-刚性护套
4-物质
5-外科机器人臂
6-连接器
7-流体源
8-压力源
8.1-推进剂
8.2-储气瓶
8.3-弹簧
9-施用器端头
10-驱动单元
10.1-马达
11-流量控制器
12-压力指示灯
13-状态指示器
14-第一管腔
15-第二管腔
16-第三管腔
17-第四管腔
18-可延展线/杆
19-螺旋输送机
20-止血粉末
21-振动装置
22-限流元件
24-物质储存器
24.1-第一物质储存器
24.2-第二物质储存器
25-辅助连接器元件
26-流量控制元件
27-传输单元
27.1-传输单元盖
28-信号载体
29-抓握部段
29.1-连接部段
29.2-喷嘴
29.3-激活部段
30-热缩管
31-套管针
32-插入引导件
32.1-插入引导件手柄
本发明的更多细节
1.一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配或抽取物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该腹腔镜施用器包括:
-用于保持所述物质的输送管;以及
-连接至输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置成:
-由机器人臂在空间上操纵,和/或
-由机器人臂从输送管可控地释放物质,和/或
-可控地将物质从选定部位抽取到输送管中。
2.根据第1项所述的腹腔镜施用器,用于通过外科机器人臂在选定部位分配物质,例如包含止血剂的物质,该腹腔镜施用器包括:
-输送管;以及
-连接到输送管的远端的施用器端头,该施用器端头被配置成通过输送管的轴向延伸中的抓握部段而由机器人臂可控地操作,该抓握部段具有横向于轴线的周边,包括顶点形部段,使得抓握部段被配置为由机器人臂夹紧并在空间上操纵。
3.根据第1-2项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中,所述输送管包括至少一个刚性部段(例如刚性管状部段)或刚性表面区域。
4.根据第3项所述的腹腔镜施用器,其中,所述至少一个刚性部段的尺寸被设置成使得该刚性部段能够被机器人臂触知,例如通过抓握、推动或附接而触知。
5.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中,所述输送管包括可变形部段。
6.根据第5项所述的腹腔镜施用器,其中,所述可变形部段是可压缩的,例如呈波纹管的形式,使得所述管的长度可以变化。
7.根据第5-6项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中,所述可变形部段包括波纹状表面轮廓,优选地其中该波纹状表面轮廓包括多个周向折叠。
8.根据第5-7项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变形部段位于输送管的远端。
9.根据第5-8项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变形部段位于距输送管的远端一定距离处。
10.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管和/或所述施用器端头在尺寸上被配置成在压力下保持物质,和/或被配置成包括一个或多个流量控制元件。
11.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管和/或所述施用器端头具有小于5mm、优选小于3mm、甚至更优选小于2mm的内径。
12.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管的长度在350-500mm之间。
13.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管具有2.5-4.5mm之间的外径,和/或具有1.5-2.0mm之间直径的内管腔。
14.根据前述项目中的任一项所述的施用器,其中,所述输送管包括具有对应于1.2-1.5mm之间的直径的横截面积的内腔。
15.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管的至少一部分被配置为无张力柔性的,和/或其中,所述施用器还包括用于支撑输送管的插入引导件,其中,所述插入引导件可选地被配置为沿着输送管的轴向方向可滑动。
16.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管包括杨氏模量在0.0001-0.035GPa之间的柔性材料。
17.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管包括阻尼系数在0.2至2.0之间的材料。
18.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述输送管包括振动能量耗散材料或由所述振动能量耗散材料组成,所述振动能量耗散材料选自由硅酮弹性体、丁基橡胶、聚氨酯及其组合组成的组。
19.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述顶点形部段选自以下的组:倒圆形顶点、钝角顶点、锐角顶点、渐尖顶点及其组合。
20.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述周边具有选自以下的组的形状:椭圆形、具有一个对称轴的卵形、具有两个对称轴的卵形、等边三角形、等腰三角形、不等边三角形、平行四边形和菱形。
21.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述周边的形状由限定最长尺寸的长轴和限定最短尺寸的短轴限定。
22.根据第21项所述的施用器,其中,所述长轴在2.5-5.2mm之间,和/或其中,所述短轴在2.5-3.5mm之间。
23.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述抓握部段的长度在20-25mm之间或在30-35mm之间。
24.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括与所述输送管流体连通的连接部段。
25.根据第24项所述的施用器,所述连接部段包括选自以下的组的接头:垂直切割连接、阶梯切割连接、胶接、热缩管连接及其组合。
26.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括选自以下的组的闭塞坚固材料:钢、不锈钢、例如ABS、聚碳酸酯、聚酰胺、PEEK的聚合物及其组合。
27.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括涂层,所述涂层包括选自以下的组的软聚合物:聚烯烃、ABS及其组合。
28.根据第27项所述的施用器,其中,所述涂层通过热缩管而获得。
29.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述施用器端头和/或抓握部段包括磁性元件,所述磁性元件被配置用于将端头磁性地附接至手术器械。
30.根据第29项所述的施用器,其中,所述磁性元件是钕磁体,优选地具有至少400g/cm2的保持力。
31.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管包含物质,例如包含止血剂的物质,所述物质是液体、糊剂或粉末的形式。
32.根据第31项所述的腹腔镜施用器,其中所述物质包含生物活性剂和/或止血剂。
33.根据第31项所述的腹腔镜施用器,其中所述物质包括选自由聚乙二醇(PEG)、氰基丙烯酸酯、氧化再生纤维素、微孔多糖球和微纤维胶原所组成的组的材料。
34.根据第31项所述的腹腔镜施用器,其中所述物质是包含止血剂的止血糊剂。
35.根据第34项所述的腹腔镜施用器,其中所述止血剂选自由凝血酶和纤维蛋白原所组成的组。
36.根据第31项所述的腹腔镜施用器,其中所述物质是止血粉末。
37.根据第36项所述的腹腔镜施用器,其中所述止血粉末包含具有大于180微米的粒径的颗粒。
38.根据第36-37项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述止血粉末包含具有至少275微米的平均粒径的颗粒。
39.根据第36-38项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述止血粉末包含具有至少0.4克/毫升的堆积密度的颗粒。
40.根据第36-39项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括可变速率进料器,例如螺旋输送机,该可变速率进料器被配置成通过输送管将止血粉末输送到输送管外部,由此从施用器分配止血粉末。
41.根据第40项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器被配置成由外部马达驱动/旋转。
42.根据第40项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括用于驱动/旋转可变速率进料器的马达。
43.根据第40-41项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器是螺旋输送机。
44.根据第40-41项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器是桨轮。
45.根据第40-44项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器还包括气压源,该气压源可选地选自由储气瓶、电动风箱、推进器、压缩机和其组合所组成的组。
46.根据第40-45项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器包括粉末储存器,其中该储存器可选地包括储存器进料控制器,例如可调节的储存器开口和/或桨轮。
47.根据第40-46项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器包括一个或多个限流元件,例如格栅元件或单独的气流通道。
48.根据第40-47项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成确定可变速率进料器的位置的第一位置传感器。
49.根据第48项所述的腹腔镜施用器,其中所述第一位置传感器是光学传感器。
50.根据第48项所述的腹腔镜施用器,其中所述可变速率进料器设有磁体,并且其中所述第一位置传感器是被配置成检测所述磁体的存在的磁性传感器。
51.根据第36-50项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成将止血粉末从输送管中抖出的振动装置,例如超声振动装置。
52.根据第51项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成在振动装置被激活/振动时测量经过的时间的时钟。
53.根据第52项所述的腹腔镜施用器,其中所述经过的时间用于估计输送管中的止血粉末的剩余体积。
54.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管包括多个管腔,例如至少两个管腔、或至少三个管腔、或至少四个管腔。
55.根据第54项所述的腹腔镜施用器,其中所述多个管腔包括第一管腔和第二管腔,其中所述第一管腔被配置成容纳物质,例如包含止血剂的物质,并且所述第二管腔被配置成容纳电线或光纤。
56.根据第55项所述的腹腔镜施用器,其中所述第一管腔的内径小于4mm、优选地小于3mm、甚至更优选地小于2mm。
57.根据第54-56项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述多个管腔中的至少一个被配置成容纳可延展的线或杆。
58.根据第5-57项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括可延展的线或杆,所述线或杆被配置成使得输送管的可变形部段可以弯曲成期望的形状,在释放输送管时,所述形状大致被保持。
59.根据第5-58项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管的可变形部段能够沿着两个平面以两个预定的角度弯曲,所述角度例如是至少30°或至少45°。
60.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,所述施用器端头和/或抓握部段包括一个或多个光源、检测传感器和/或相机。
61.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,包括一个或多个管腔,所述一个或多个管腔被配置为接收一个或多个信号载体或信号传输器,例如电信号或光信号。
62.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器端头可分离地附接至输送管的远端。
63.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器端头集成在输送管中,使得所述输送管和所述施用器端头是单个单元。
64.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管和/或所述施用器端头是一次性的。
65.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,所述施用器端头被配置成通过激活部段由所述机器人臂从所述输送管可控地释放物质,所述激活部段被配置成经受所述机器人臂的预定力。
66.根据项目65所述的施用器,其中,所述激活部段位于抓握部段的轴向延伸中。
67.根据项目65所述的施用器,其中,所述激活部段与抓握部段重合。
68.根据项目65-67中的任何一项所述的施用器,其中,所述激活部段被配置成当超过预定力时激活释放机构。
69.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器或施用器端头还包括至少一个阀,该阀被配置成在所述阀打开时从输送管释放物质。
70.根据第69项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀是具有预定的打开压力阈值的压力激活阀。
71.根据第69项所述的腹腔镜施用器,其中,在超过预定的打开压力阈值时,所述物质从输送管被分配。
72.根据第69-71项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀能够由位于施用器上的致动器控制。
73.根据第69-72项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀能够由外部致动器控制,该外部致动器例如是脚踏板。
74.根据第69-73项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀选自由单向阀、弹性体单向阀、鸭嘴阀、十字缝阀和弹簧加载的止回阀所组成的组。
75.根据第69-74项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀位于输送管中。
76.根据第69-75项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个阀位于施用器端头中。
77.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器或施用器端头还包括至少一个被配置成打开和/或关闭所述至少一个阀的致动器。
78.根据第77项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器被配置成通过压力(例如由机器人臂施加)或者通过电流(例如由能量工具施加)来激活。
79.根据第77-78项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器是通过沿着所述管/所述施用器端头的纵向轴线拉动致动器和/或通过围绕纵向轴线旋转致动器来被激活的。
80.根据第77-79项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器位于输送管的远端。
81.根据第77-80项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器位于输送管的刚性部段上。
82.根据第77-81项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器位于施用器端头上。
83.根据第77-82项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器位于外部装置上。
84.根据第77-83项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器是压敏按钮。
85.根据第77-84项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器覆盖所述管和/或所述施用器端头的预定的周向部段。
86.根据第85项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器覆盖所述管和/或所述施用器端头的圆周的小于180°、优选小于140°。
87.根据第85-86项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中在所述施用器端头和/或所述管的相对部分上设有两个致动器,每个所述致动器分别覆盖所述管和/或所述施用器端头的圆周的小于120°、优选小于90°。
88.根据第85-87项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器覆盖所述管和/或所述施用器端头的圆周的至少180°。
89.根据第85-88项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器覆盖所述管和/或所述施用器端头的圆周的360°,使得所述至少一个致动器围绕所述管和/或所述施用器端头的一部分。
90.根据第77-89项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器被配置成在激活时向压力源发送电信号,该压力源例如是驱动机构,其被配置成施加足以从腹腔镜施用器分配物质的压力。
91.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括用于感测输送管中的压力的第一压力传感器。
92.根据第77-91项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括用于感测向致动器施加的压力的第二压力传感器。
93.根据第92项所述的腹腔镜施用器,其中所述第二压力传感器是电阻膜压力传感器和/或力敏电阻器。
94.根据第77-93项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器是压敏按钮,其中用于感测施加到致动器的压力的压力传感器集成在所述按钮中或放置在所述按钮下面。
95.根据第77-94项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器是覆盖施用器端头的一部分的压敏按钮,所述部分围绕施用器端头的整个圆周,其中用于感测施加到致动器的压力的第二压力传感器集成在所述按钮中或放置在所述按钮下面。
96.根据第77-95项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括用于指示施加到至少一个致动器的压力的压力指示灯。
97.根据第96项所述的腹腔镜施用器,其中所述压力指示灯位于施用器端头中或施用器端头上。
98.根据第96-97项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述压力指示灯被设置为沿着施用器端头的圆周定位的圆形带。
99.根据第96-98项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述压力指示灯被配置成:
-在施加的压力低于预定的第一阈值时,显示第一颜色的光,例如绿色;并且
-在施加的压力高于预定的第二阈值时,显示第二颜色的光,例如红色。
100.根据第99项所述的腹腔镜施用器,其中所述压力指示灯还被配置成:
-在施加的压力在预定的第一阈值与第二阈值之间时显示第三颜色的光,例如黄色。
101.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器或施用器端头还包括状态指示器,该状态指示器例如是发光二极管的形式,所述状态指示器被配置成指示施用器中的物质的剩余体积。
102.根据第101项所述的腹腔镜施用器,其中所述剩余体积是通过第一位置传感器、第二位置传感器、时钟和/或其组合确定的。
103.根据第101-102项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括至少一个流体源,所述至少一个流体源包括筒中的柱塞,其中所述柱塞的位置用于估计输送管中的物质的剩余体积,其中所述剩余体积是由状态指示器指示的。
104.根据第101-103项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述状态指示器位于施用器端头中或施用器端头上。
105.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管包括被配置成感测穿过输送管的预定波长范围的光的第一光敏传感器,并且其中:
-所述输送管包括位于第一光敏传感器的对面的光源;和/或
-所述输送管对于所述波长范围的至少一部分是透明的。
106.根据第105项所述的施用器,其中所述第一光敏传感器位于输送管的远侧部分处。
107.根据第105-106项中的任何一项所述的施用器,其中所述输送管包括第二光敏传感器,该第二光敏传感器比第一光敏传感器更远离远端。
108.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器端头还包括被配置成由机器人臂抓握的刚性部段。
109.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器端头还包括用于调节物质的分配速率和/或分配角度的可调喷嘴。
110.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,所述施用器端头和/或抓握部段包括在端头的远端处的喷嘴,其中,所述喷嘴被配置成以预定几何形状排出物质。
111.根据第110项所述的施用器,其中,所述喷嘴被配置成以选自以下的组的预定几何形状排出物质:圆柱体、平面和波纹状平面。
112.根据第110-111项中的任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的开口的截面形状选自以下的组:圆形、菱形、矩形、弯曲矩形和凹矩形。
113.根据第110-112项中的任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的开口的高度在0.5-1.0mm之间。
114.根据第110-113项中的任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的管腔朝向所述远端发散。
115.根据第110-114项中的任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的形状选自以下的组:圆锥形、球形钝圆锥形、双圆锥形、正切尖顶形、椭圆形、抛物线形。
116.根据第110-115项中的任一项所述的施用器,其中,喷嘴内腔的长度在2.0-3.5mm之间。
117.根据前述项目中的任何一项所述的施用器,其中,喷嘴单元和抓握部段之间的连接是突变的或渐进的,和/或被配置成可拆卸。
118.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括至少一个用于保持流体的流体源,所述流体源与输送管流体连接。
119.根据第118项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源是注射器,例如医疗注射器,例如一次性使用医疗注射器。
120.根据第119项所述的腹腔镜施用器,其中所述注射器包括用于保持流体的筒和用于将流体推出注射器的柱塞。
121.根据第120项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成确定所述柱塞的位置的第二位置传感器。
122.根据第121项所述的腹腔镜施用器,其中所述第二位置传感器是光学传感器。
123.根据第121项所述的腹腔镜施用器,其中所述柱塞设有磁体,并且其中所述第二位置传感器是被配置成检测所述磁体的存在的磁性传感器。
124.根据第121-123项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述柱塞的位置用于估计所述筒和/或所述输送管中的物质的剩余体积。
125.根据第118项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源是容器,例如被配置成被加压的容器。
126.根据第118项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源是柔性球囊。
127.根据第114-126项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器包括至少一个用于可分离地附接所述至少一个流体源的连接器,例如鲁尔锁、压缩接头和/或粘合接头。
128.根据第127项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个连接器包括用于刺穿所述至少一个流体源由此在流体源与输送管之间建立流体连接的中空穿刺元件。
129.根据第114-126项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源包括液体,例如盐溶液。
130.根据第114-129项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源包括糊剂,例如包含止血剂的止血糊剂。
131.根据第114-130项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源包括气体。
132.根据第131项所述的腹腔镜施用器,其中所述气体选自由CO2(二氧化碳)、N2(分子氮)、N2O(一氧化二氮)和空气所组成的组。
133.根据第114-131项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管和所述至少一个流体源包含相同的物质,例如包含止血剂的物质,该物质是以液体、糊剂或粉末的形式提供的,使得所述至少一个流体源构成第一物质储存器。
134.根据第133项所述的腹腔镜施用器,其中所述第一物质储存器包括用于保持物质的筒和用于将物质推出筒的活塞。
135.根据第134项所述的腹腔镜施用器,其中所述筒的直径在10-30mm之间、更优选地在12-20mm之间并且最优选地在14-18mm之间。
136.根据第133-135项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,包括一个或多个第二物质储存器。
137.根据第133-136项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述第二物质储存器通过至少一个辅助连接器元件可分离地附接至第一物质储存器。
138.根据第137项所述的腹腔镜施用器,其中所述连接器元件包括鲁尔锁、压缩接头或粘合接头。
139.根据第137-138项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述辅助连接器元件被配置成1)在第一物质储存器与第二物质储存器以及2)在第一物质储存器与输送管之间建立顺序的流体连接。
140.根据第137-139项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述辅助连接器元件适于具有在第一物质储存器与第二物质储存器之间提供流体通道的第一配置、以及在第一物质储存器与输送管之间提供流体通道的第二配置。
141.根据第137-140项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述辅助连接器元件包括至少一个单向阀。
142.根据第133-141项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述第一物质储存器和/或所述第二物质储存器是一次性的。
143.根据第114-142项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个流体源被配置成被加压,例如通过使用压力源被加压。
144.根据第114-143项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器包括至少两个流体源。
145.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管被配置成在压力下保持所述物质或保持加压的物质。
146.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括至少一个压力源,该压力源被配置成向所述至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部(例如输送管内的物质)施加压力。
147.根据第146项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管被配置成从远端被装载物质。
148.根据第147项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管包括一个或多个用于物质储存器和/或流量控制元件的可分离地附接的连接器。
149.根据第146-148项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个压力源是弹簧,该弹簧被配置成对所述至少一个流体源和/或输送管内的物质施加压力。
150.根据第149项所述的腹腔镜施用器,其中所述弹簧能量是被预先储存的,和/或其中所述弹簧能量是在装载输送管时被储存的。
151.根据第146-148项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个压力源是被配置成对所述至少一个流体源和/或输送管内的物质施加压力的气体。
152.根据第150项所述的腹腔镜施用器,其中所述气压源选自由储气瓶、电动风箱、推进器、压缩机以及其组合所组成的组。
153.根据第146-152项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个压力源包括选自由弹簧加载的元件、气体推进剂、可膨胀的球囊或囊袋和/或可移动的活塞(例如电驱动活塞或手动驱动活塞)所组成的组的推进剂。
154.根据第146-153项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个压力源是选自由手动活塞、电动活塞、弹簧力和气压所组成的组的驱动机构,例如马达,其包括至少一个活塞,所述活塞被配置成对所述至少一个流体源施加压力。
155.根据第154项所述的腹腔镜施用器,其中所述驱动机构是电动马达。
156.根据第154-155项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述至少一个致动器被配置成在激活时向驱动机构发送电信号,由此,在接收到所述电信号时,所述驱动机构被配置成对所述至少一个流体源施加压力,使得所述物质从所述腹腔镜施用器被分配。
157.根据第154-156项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述驱动机构包括两个活塞,其中第一活塞被配置成对第一流体源施加第一压力,而第二活塞被配置成对第二流体源施加第二压力。
158.根据第157项所述的腹腔镜施用器,其中所述驱动机构包括被配置成在操作第一活塞和/或第二活塞之间切换的切换机构,例如齿轮机构。
159.根据第154-158项中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述驱动机构还包括被配置成控制所述至少一个活塞的方向(向前或向后)的方向控件。
160.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,包括被配置成用于向所述输送管的内部施加压力的压力源,包括活塞驱动机构,其中,所述活塞被配置成是可缩回的。
161.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括围绕输送管的至少一部分的刚性护套,其中所述护套被配置成使得输送管可以插入到套管针中。
162.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括驱动单元,该驱动单元用于保持:
-至少一个用于保持流体的流体源,所述流体源与输送管流体连接;和/或
-至少一个压力源,该压力源被配置成向所述至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
163.根据第162项所述的腹腔镜施用器,其中所述腹腔镜施用器包括注射器,该注射器具有用于保持物质流体的筒和用于将流体推出注射器和/或用于将物质抽取到注射器中的柱塞,其中所述驱动单元被配置成接收并保持所述注射器。
164.根据第163项所述的腹腔镜施用器,其中所述驱动单元还被配置成用于抽回所述柱塞,使得所述物质被抽取到所述施用器中。
165.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述输送管和/或所述至少一个流体源是一次性的。
166.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成在两种模式(打开/关闭)之间切换的安全机构,其中“关闭模式”意味着不能从施用器释放任何物质,而“打开模式”意味着能够释放物质。
167.根据第166项所述的腹腔镜施用器,其中所述安全机构位于输送管、施用器端头或驱动单元上。
168.根据前述项目中的任何一项所述的腹腔镜施用器,其中所述施用器还包括被配置成控制将从施用器释放的物质的流动速率的流量控制器。
169.根据第168项所述的腹腔镜施用器,其中所述流量控制器位于驱动单元中。
170.一种用于连接至腹腔镜输送管的腹腔镜施用器端头,所述腹腔镜输送管用于保持物质,例如包含止血剂的物质,所述施用器端头包括:
-至少一个阀,该阀被配置成在所述阀打开时从输送管释放物质;以及
-至少一个致动器,该致动器被配置成打开/关闭所述至少一个阀。
171.根据第170项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述至少一个阀被配置成在压力下保持和释放所述物质。
172.根据第170-171项中的任何一项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述施用器端头还包括用于感测向致动器施加的压力的压力传感器,例如电阻膜压力传感器。
173.根据第170-172项中的任何一项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述施用器端头还包括用于指示施加到至少一个致动器的压力的压力指示灯。
174.根据第170-173项中的任何一项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述施用器端头还包括状态指示器,该状态指示器例如是发光二极管的形式,该状态指示器被配置成指示输送管中的物质的剩余体积。
175.根据第170-174项中的任何一项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述施用器端头或抓握部段还包括被配置成由机器人臂抓握的刚性部段。
176.根据第170-175项中的任何一项所述的腹腔镜施用器端头,其中所述施用器端头还包括用于调节物质的分配速率和/或分配角度的可调喷嘴。
177.一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配或抽取物质(例如包含止血剂的物质)的腹腔镜施用器,该施用器包括:
-用于保持所述物质的输送管;以及
-根据第170-176项中的任何一项所述的施用器端头,该施用器端头连接至输送管的远端,其中所述施用器端头被配置成:
-由机器人臂在空间上操纵,和/或
-通过机器人臂可控地从输送管释放所述物质,或者可控地将所述物质从选定部位抽取到输送管中。
178.一种套件,包括:根据第1-169项中的任何一项所述的腹腔镜施用器、一个或多个压力源、以及可选的一个或多个流体源,例如一个或多个物质储存器。
179.根据第178项所述的套件,其中所述物质储存器是一个或多个注射器,该注射器被配置成填充有物质,并被配置成形成与输送管的流体连接,优选形成与输送管的远侧开口的流体连接。
180.根据第178-179项中的任何一项所述的套件,其中所述压力源是一个或多个储气瓶,所述储气瓶被配置成形成与输送管的流体连接,优选形成与输送管的近侧开口的流体连接。
181.根据第178-180项中的任何一项所述的套件,其中所述压力源被集成到施用器中,可选地,所述压力源是位于输送管的近端处的弹簧。
182.一种套件,包括:
-根据第1-169项中的任何一项所述的腹腔镜施用器;以及
-驱动单元,该驱动单元用于保持:
-至少一个用于保持流体的流体源,所述流体源与输送管流体连接;和/或
-至少一个压力源,例如马达,该压力源被配置成向所述至少一个流体源施加压力和/或被配置成向输送管的内部施加压力。
183.根据第182项所述的套件,其中所述套件还包括至少一个用于保持流体的流体源,所述流体源与输送管流体连接。
184.根据第182-183项中的任何一项所述的套件,其中所述套件还包括至少一个压力源,所述压力源被配置成向所述至少一个流体源施加压力和/或被配置成向所述输送管的内部施加压力。
185.根据第182-184项中的任何一项所述的套件,还包括至少一个流体源,所述流体源是具有柱塞的注射器,其中所述驱动单元还包括被配置成确定所述柱塞的位置的位置传感器。
186.根据第182-185项中的任何一项所述的套件,其中所述驱动单元被配置成保持至少两个流体源,例如至少两个注射器。
187.根据第1-169项中的任何一项所述的腹腔镜施用器用于从施用器分配物质(例如包含止血剂的物质)的用途。

Claims (36)

1.一种用于通过外科机器人臂在选定部位分配物质的腹腔镜施用器,所述物质例如是包含止血剂的物质,所述腹腔镜施用器包括:
-输送管;以及
-连接至所述输送管的远端的施用器端头,所述施用器端头被配置成通过在所述输送管的轴向延伸中的抓握部段而由机器人臂可控地操作,所述抓握部段具有横向于轴线的周边,包括顶点形部段,使得所述抓握部段被配置为由机器人臂夹紧并在空间上操纵。
2.根据权利要求1所述的施用器,其中,所述输送管的至少一部分被配置成无张力柔性的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管包括杨氏模量在0.0001-0.035GPa之间的柔性材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管包括阻尼系数在0.2至2.0之间的材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管包括振动能量耗散材料或由所述振动能量耗散材料组成,所述振动能量耗散材料选自以下的组:硅酮弹性体、丁基橡胶、聚氨酯及其组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,还包括用于支撑所述输送管的插入引导件,其中,所述插入引导件可选地被配置成沿着所述输送管的轴向方向可滑动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述顶点形部段选自以下的组:倒圆顶点、钝角顶点、锐角顶点、渐尖顶点及其组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述周边具有选自以下的组的形状:椭圆形、具有一个对称轴的卵形、具有两个对称轴的卵形、等边三角形、等腰三角形、不等边三角形、平行四边形和菱形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述周边的形状由限定最长尺寸的长轴和限定最短尺寸的短轴限定。
10.根据权利要求9所述的施用器,其中,所述长轴在2.5-5.2mm之间,和/或其中,所述短轴在2.5-3.5mm之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述抓握部段具有20-25mm之间或30-35mm之间的长度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括与所述输送管流体连通的连接部段。
13.根据权利要求12所述的施用器,其中,所述连接部段包括选自以下的组的接头:垂直切割连接、阶梯切割连接、胶接、热缩管连接及其组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括选自以下的组的闭塞坚固材料:钢、不锈钢、例如ABS、聚碳酸酯、聚酰胺、PEEK的聚合物及其组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述抓握部段包括涂层,所述涂层包括选自以下的组的软聚合物:聚烯烃、ABS及其组合。
16.根据权利要求15所述的施用器,其中,所述涂层通过热缩管获得。
17.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述施用器端头和/或抓握部段包括磁性元件,所述磁性元件被配置成用于将所述端头磁性地附接到手术器械。
18.根据权利要求17所述的施用器,其中,所述磁性元件是钕磁体,优选地具有至少400g/cm2的保持力。
19.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,所述施用器端头被配置成通过激活部段由所述机器人臂从所述输送管可控地释放物质,所述激活部段被配置成经受所述机器人臂的预定力。
20.根据权利要求19所述的施用器,其中,所述激活部段位于所述抓握部段的轴向延伸中。
21.根据权利要求19所述的施用器,其中,所述激活部段与所述抓握部段重合。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的施用器,其中,所述激活部段被配置成当超过所述预定力时激活物质释放机构。
23.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述施用器端头和/或抓握部段包括在所述端头的远端处的喷嘴,其中,所述喷嘴被配置成以预定几何形状排出物质。
24.根据权利要求23所述的施用器,其中,所述喷嘴被配置成以选自以下的组的预定几何形状排出物质:圆柱体、平面和波纹状平面。
25.根据权利要求23-24中任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的开口的截面形状选自以下的组:圆形、菱形、矩形、弯曲矩形和凹矩形。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的开口的高度在0.5-1.0mm之间。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的管腔朝向所述远端发散。
28.根据权利要求23-27中任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的形状选自以下的组:圆锥形、球形钝圆锥形、双圆锥形、正切尖顶形、椭圆形、抛物线形。
29.根据权利要求23-29中任一项所述的施用器,其中,所述喷嘴的管腔的长度在2.0-3.5mm之间。
30.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管具有在350-500mm之间的长度。
31.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管具有在2.5-4.5mm之间的外径,和/或具有在1.5-2.0mm之间的直径的内管腔。
32.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,所述输送管包括具有对应于1.2-1.5mm之间的直径的横截面积的管腔。
33.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,其中,喷嘴单元和所述抓握部段之间的连接是突变的或渐进的。
34.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,所述施用器端头和/或抓握部段包括一个或多个光源、检测传感器和/或相机。
35.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,包括一个或多个管腔,所述一个或多个管腔被配置为接收一个或多个信号载体,例如电信号或光信号。
36.根据前述权利要求中任一项所述的施用器,包括被配置成用于向所述输送管的内部施加压力的压力源,包括活塞驱动机构,其中,所述活塞被配置成是可缩回的。
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